新一代磁悬浮输送线 助力柔性、智能生产 ——访LS电气事业战略部总监 田哲昊
文:刘恒2023年第二期
导语:磁悬浮输送系统是直线电机的一种应用模式,借助直线电机本身所具有的高速、高精度特点,结合精密的运动控制技术,能够轻 松实现柔性化、智能化生产,大幅提升加工节拍,提高输送效率和生产产能,帮助客户节省整套产线的投资成本,极大地满足制 造企业日益增长的产品输送需求。
磁悬浮输送系统是直线电机的一种应用模式,借助直线电机本身所具有的高速、高精度特点,结合精密的运动控制技术,能够轻 松实现柔性化、智能化生产,大幅提升加工节拍,提高输送效率和生产产能,帮助客户节省整套产线的投资成本,极大地满足制 造企业日益增长的产品输送需求。
随着中国经济迈入高质量发展阶段,国内制造业对自动化设备及生产线的需求越来越强烈。磁悬浮输送系统凭借着自身独特优 势,被越来越多的制造业企业所接受。近期,我刊采访到LS电气事业战略部总监田哲昊先生,请他详细介绍了磁悬浮输送系统的 技术特点与应用现况,以及LS电气开发的X-Trak磁悬浮输送系统的最新发展动向。
LS 电气事业战略部总监 田哲昊
自2 0 1 8 年年底成功开发,到 2019年推出DEMO样机,并于同年 在上海工博会隆重展出,LS电气的这 款X -Trak磁悬浮输送系统一经面市, 就旋即获得了市场的高度关注,并获 得了头部企业的青睐,接到了一些锂 电池设备企业的合作意向。然而由于 2020年全球疫情的爆发,中国区项目 不得不暂停,但X -Trak在韩国本土却 很快开花结果,据介绍,目前X -Trak 磁悬浮输送系统已被成功应用在三星 电子、LG等韩国企业的一些大型生产 项目上。
2022年下半年,随着疫情管控的 逐步放开,LS电气重新开启了X -Trak磁悬浮输送系统在中国市场上的开拓步 伐,迅速与国内几家锂电池头部企业建 立起合作关系,将这一新型的输送线技 术引入至锂电池生产领域。
模块化灵活设计
LS电气开发的这款X-Trak磁悬浮输 送系统,最大的特点在于独立式设计, 它基于直线电机技术原理,输送线由定 线圈和动磁铁所组成,动子(Mover) 在上,模块(Module)在下,动子由 托盘加磁铁构成,模块由线圈与传感器 构成,动子无需线缆牵引,每个模块线 圈(电机)都通过EtherCAT通信协议 与伺服驱动器相连接,实现对动子的实 时、独立控制, 这种设计理念给用户带 来了极大的便利。
田哲昊先生介绍道:“和其他厂商 一般在底部采用一整套连续的无铁心直 线电机不同的是,我们的X-Trak磁悬浮 输送系统能够同时移动多个载体,且各 个载体均可单独控制,这使得每个动子 上的工件托盘、载体都可以单独运动, 动子之间可彼此分离,没有物理限制, 大大有利于根据不同项目中产线工位的 设计要求,来灵活、安全地实现各种复 杂的生产运动模式。”
这样一来,企业就可以根据产线工 艺设计的不同需求,将这款X-Trak磁悬 浮输送系统应用在不同的场景中,而无 需再像传统输送系统那样需要大量布线 来满足生产线的布置需求。
以锂电池生产为例,这也是目前 LS电气X-Trak磁悬浮输送系统重点开拓 的应用市场,在这一细分领域中,现阶 段,各个锂电池企业的生产线设计都各 不相同,非标定制化需求较大,例如有 的只需要单纯用做输送线、有的需要接 入位置识别系统或是工程管理系统、有 的需要接入机器视觉系统来筛选良品/ 不良品、有的需要连接物流仓库、还有 的则要求接入某些加工工艺(如电池正 负极焊接等)。面对如此多样化的应用 需求,独立控制、灵活组装的模块化结 构,无疑成为了X-Trak磁悬浮输送系统 赢得市场先机的有力砝码。
另一方面,为了满足新能源汽车 锂电池生产中对大负载的特殊需求, X -Trak磁悬浮输送系统的负载范围为 1- 1000kg,产品线最大容量为15kW, 40kg负载条件下的最大速度可达2m/ s、加速度可达1. 5G,重复定位精度为 ±10μm。 同时,不同于大多数厂商一 般是按照底部电机的长度来计算系统价格,据介绍,X-Trak系统则基本上是按照产线工艺设计的模块 数量来计算售价,令整体系统的性价比优势更为明显,且在锂 电池设备市场上也更具有竞争力。目前,LS电气X-Trak磁悬浮 输送系统在锂电池制造、测试、物流、组装、检测、焊接等多 个环节均有成功的应用实例。
控制技术是关键
实际上,磁悬浮输送系统并非新生事物,但自这类技术方 案面市以来,由于其在设备投资上要远高于传统的机械链道和 皮带传送线,因此在大多数人的心目中一直都是“高大上”的 存在。
伴随着当前工业4.0、“中国制造2025”等各国制造业快 速升级的步伐,制造企业对精密化、柔性化、智能化的要求日 渐升高,在这一趋势下,磁悬浮输送线的应用价值被越来越多 的产业人士所认知和认可。
采用传统的机械链道或皮带传输方式,在工作站设计、生 产节拍和产能效率等方面都有难以避免的缺陷,而运用以LS电 气X-Trak磁悬浮输送系统为代表的新型传输模式,在产线设计 上更为灵活,更为重要的是,结合精密的运动控制技术,能够 轻松实现柔性、智能生产,大幅提升加工节拍,提高输送效率 和生产产能,因而从整体产线的角度来看,系统的总体投资效 益更具优势——从中也可见,控制技术是磁悬浮输送系统的重 中之重。
“磁悬浮输送系统除了硬件要求之外,关键之处在于控制 技术,” 田哲昊先生指出,“LS电气在韩国工控自动化行业 一直处于领先位置,公司从上世纪80年代开始自主研发PLC、 运动控制技术,拥有丰富的控制系统开发经验;再加上最近几 年我们的X-Trak磁悬浮输送系统在韩国一些大型显示面板、锂 电池、物流生产项目中获得了成功应用,因此这些也是目前很 多中国锂电池头部企业选择与LS电气合作的重要原因之一。”
在X-Trak磁悬浮输送系统的控制部分,整体系统控制使用 的是专用控制器XGT系列高性能PLC,运动控制部分使用的是 LSMMT-E32A/C系列运动控制器,伺服部分采用的是L7MMT 系列匹配动定子(Module& Magnet)模块,动子运动既可 以多动子单独控制,也可以同时控制,控制方式更加多样化。 除此之外,方便易用也是X -Trak控制系统的另一大特点,在 编程方面以逻辑化、模块化为重点,LS电气的韩国研发所能够及时根据客户的使用需求, 快速反馈修改, 将控制程序以 打包封装的方式, 为客户提供满足应用要求的控制功能模块 (Function Block),客户只需要简单设置好参数就可以直接 调用,大大加快了产线建设的时间周期。
针对X -Trak磁悬浮输送系统,从去年下半年起LS电气加 大了在中国市场上的推广力度,部分韩国技术人员被派常驻中 国,协助开发本地市场,公司总部集中全力保证对中国市场的 供货,交货期要求从客户下单到工厂出货在1个月左右;与此 同时,LS电气中国区的工程人员也早已派至韩国总部进行技术 培训,为未来项目的落地实施做准备。据透露,近期LS电气在 中国市场的第一批X-Trak磁悬浮输送系统锂电池项目订单即将 落定。
根据专业研究机构睿工业的调查数据显示,至2025年,中 国磁悬浮输送线市场将以每年30-40%的增速成长,其中主要 增长点来自锂电池、3C电子、汽车、医疗等重点行业。尤其是 在锂电池生产领域,当前一批中国锂电池企业已经走在了世界 前列,产能占到全球市场的大部分份额,在激烈的规模化竞争 中,对柔性、智能产线的需求上升,市场蕴育巨大潜力。
顺应趋势,LS电气将与中国本地集成商一道,以磁悬浮输 送系统等新技术、新产品为抓手,全方位助力中国制造迈上新 台阶。
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