В недавнем интервью подкасту у нас была возможность поговорить с Джеффом Джонсоном из Beckhoff Automation о конвейерах с линейными двигателями (также называемых интеллектуальными транспортными системами), а также о системе с плоскими двигателями от Beckhoff под названием XPlanar. Слушайте в:



Конвейеры с линейным приводом (во многих контекстах их называют линейными транспортными системами) могут быть дорогостоящим, но в то же время сложным вариантом транспортировки материалов и отдельных продуктов. Чтобы было понятнее, большинство линейных транспортных систем включают в себя линейные, а также криволинейные и волнообразные секции для замыкания цепи транспортировки материалов. Грузчики в некоторых таких системах могут передвигаться независимо друг от друга или группами по различным настраиваемым железнодорожным системам. Высокая динамика и точность помогают системе превосходно справляться с зазорами и отклонениями в приложениях. Большинство интеллектуальных транспортных систем не предназначены для замены других транспортных систем, но возможность отслеживания с их помощью может сократить время сканирования, необходимое для каждой детали в ходе операции.



Это связано с тем, что в системе управления движители отображаются как отдельные сервооси, поэтому ни одна из них никогда не теряется. Такая прослеживаемость в традиционных архитектурах может потребовать непомерно большого количества сканеров, что делает интеллектуальные транспортные системы целесообразными для некоторых проектов. Вот более подробная информация об этом из нашего подкаста с Джонсоном

COVID расширил использование XTS: Недавно компания Roche разработала новую машину для производства экономичных медицинских устройств для тестирования и мониторинга — и решила основать свою систему на Beckhoff XTS, поскольку им нужна была компактная и гибкая система. Еще до первоначальной сборки машины инженеры знали, что будут внесены изменения в конструкцию, требующие быстрой разработки, поэтому инженеры хотели обеспечить гибкость сборки. Это позволило бы их системе меняться в соответствии с меняющимися требованиями.

Традиционные системы ротационной индексации требуют, чтобы инженеры заранее знали количество рабочих станций, поскольку они индексируют детали на одну станцию за раз. К сожалению, поворотный индексатор с восемью станциями не будет работать при работе, требующей девяти, поэтому инженеры вынуждены перепроектировать свой поворотный индексатор.

Напротив, интеллектуальные транспортные системы, имеющие достаточно места вокруг трассы, могут легко приспособиться к добавлению дополнительных станций позже — и эффективно обслуживать их при асинхронном движении. Другими словами, индексация от станции к станции может варьироваться (и включать буферы между станциями, которые могут запускать свои процессы с разной скоростью). В некоторых случаях установки могут включать в себя несколько станций одного типа, которые выполняют относительно медленный процесс для простого способа удвоить пропускную способность машины.

Связанный: Системы контроля движения помогают автоматизировать тестирование на COVID-19

Различные станции, приводимые в действие серводвигателями, могут быть скоординированы с XTS: Более конкретно, транспортная система Beckhoff позволяет органам управления просто регистрировать каждый движитель как ось — как и любую другую стандартную ось перемещения, запрограммированную с использованием той же библиотеки, функций перемещения и программного обеспечения для управления кулачками, которые используются при управлении традиционными осями. В XTS также есть встроенная функция предотвращения столкновений при движении, поэтому инженерам не нужно ее программировать. Вместо этого они просто программируют промежутки между перемещениями, которые система поддерживает независимо от того, куда эти перемещения направляются. Для координации с функциями станции эти XTS могут быть установлены на других осях или наоборот — и это создает тесно связанную систему, поскольку все запрограммировано в программной среде TwinCAT.

Поскольку все работает как единая синхронная система — в отличие от массивов отдельных машинных подсистем, взаимодействующих по какому-либо протоколу с большим количеством обратных сообщений, — вся установка может быть выполнена быстрее, поскольку устраняются все эти задержки асинхронной связи продолжительностью от 10 до 20 мс. В больших сборочных машинах или крупногабаритных станках, в которых происходит быстрая обработка данных, эти задержки связи в 10-20 мс действительно увеличиваются.

Мехатронная расширенная транспортная система (XTS) для линейного перемещения от Beckhoff в настоящее время установлена более чем в 1200 реальных приложениях.

Другие примеры применения: Станок Roche является типичным сборочным оборудованием в том смысле, что он требует выравнивания узлов (на одном или нескольких станках XTSS) и проверки на всем протяжении. Рассмотрим машину Roche, собирающую медицинские устройства размером с кредитную карточку из двух узлов, оба из которых содержат деликатные материалы. Сначала система на базе XTS доставляет узлы на станцию, которая наносит специальные клеевые точки, затем на второй станции выполняются процессы штамповки и закругления углов. Далее следует специализированный оптический контроль, а затем конечная станция соединяет половинки устройства вместе и наклеивает этикетку. Все это асинхронные процессы, занимающие разное количество времени. Особенно при использовании нескольких путей XTS достигается реальная гибкость и увеличение пропускной способности за счет того, что грузчики преодолевают различные расстояния до разных станций и выполняют задания параллельно, а не последовательно.

Связанный: Гигиеническая версия интеллектуальной транспортной системы XTS от Beckhoff Automation, предназначенная для фармацевтики, биотехнологий, производства продуктов питания и напитков

Что касается использования транспортных систем для замены указателей и конвейеров, то на первый взгляд расширенные транспортные системы действительно напоминают традиционные конвейеры с перемещателями по дорожке. Однако по мере того, как машиностроители переосмысливают свои конструкции, они начали строить все виды операций на базе XTS, чтобы использовать меньшие габариты и асинхронное движение.

Как упоминалось ранее, линейные транспортные системы, такие как XTS, могут быть более дорогостоящими, чем традиционные варианты, хотя есть ситуации, в которых такая стоимость оправдана. Показательный пример: В упаковке одним из преимуществ XTS является его асинхронное движение, которое контрастирует с жестким синхронным движением вращающегося наполнителя. Первый позволяет использовать линейный наполнитель — таким образом, вместо большого поворотного индексирующего стола для заправочной станции XTS позволяет выполнять индексацию на нескольких заправочных головках. Кроме того, намного проще взвешивать продукт, когда он неподвижно лежит, а не вращается на индексационном столе. Это означает, что XTS обеспечивает более точную заливку. Конечным преимуществом XTS является меньшая площадь станка, поскольку XTS не имеет большого пустого пространства посередине, как это делают поворотные индексационные столы.

Во время нашего интервью мы также поговорили с Джонсоном о Beckhoff XPlanar — новой и довольно гламурной технологии, которая часто привлекает толпы на выставках — по крайней мере, когда пандемия не приводит к отмене таких мероприятий. Плоские двигатели используют электромагнитные свойства своих двигателей как для перемещения, так и для подвешивания грузов, поэтому их иногда называют ступенями магнитной левитации (maglev).

Во многих случаях плоские двигатели включают катушки в стационарных плитках и магниты в свободно плавающем двигателе. Это позволяет двигателю оставаться непривязанным к соединениям для охлаждения, управления и источников питания. Особые возможности плоских двигателей включают в себя возможность неограниченного наклона и поворота движителей.

Разработанная в начале 2000-х годов, эта технология до сих пор не была пригодна для использования в реальном мире. Но серия предложений с плоскими двигателями от Beckhoff (the XPlanar — плоскостной серия) сейчас находится в производстве.

Объявление о выпуске XPlanar: Бекхофф представляет бесконтактную технологию летающих движений с помощью XPlanar

Некоторые плоские двигатели обеспечивают отслеживаемость, обеспечивая при этом бесконечное число траекторий, по которым могут перемещаться продукты или упаковки, с помощью левитирующих магнитных движителей с шестью степенями перемещения на высоте до 5 мм над плитками плоских двигателей — для бесконтактной работы.

В нескольких реальных приложениях вскоре можно будет использовать планарные двигатели. По словам Джонсона, XPlanar и на самом деле все двигатели planar представляют собой бесконтактные движители (также называемые плитками или шайбами), которые поднимаются в воздух и выполняют шесть степеней перемещения. Это означает, что эти шайбы могут перемещаться в направлениях X, Y, Z, вращения и наклона. приложения, извлекающие выгоду из параллельного выполнения задач (а не однопоточного последовательного выполнения задач), получат наибольшую выгоду от проектов на основе XPlanar. Это особенно верно для операций, выводящих партии размером в единицу.

Подумайте об автоматизации лаборатории для обработки многих пробирок для тестирования на COVID — или вообще любого типа тестирования с использованием пробирок. В зависимости от задействованных процессов флаконы, возможно, потребуется доставить на разные станции и даже к разным частям испытательного оборудования. Такие лабораторные установки, использующие системы на базе XPlanar, могут переносить флаконы со станции на станцию с максимальной эффективностью и точностью. Кроме того, они очень гибкие, что (как показал опыт COVID в индустрии автоматизации) очень важно. В конце концов, то, что было известно о COVID в феврале, полностью отличается от того, что известно сейчас. Инженеры, проектирующие машины для производства и тестирования вакцин, вероятно, приступили к проектированию своего оборудования несколько месяцев назад. Машины, задействованные в таких динамичных глобальных проектах и основанные на XTS, а также XPlanar, могут быть быстро адаптированы к тому, как будет выглядеть конечный продукт.

Джонсон сообщает, что конструкции на основе XPlanar действительно существуют, и Бекхофф продемонстрировал одну из них на последней выставке SPS, чтобы продемонстрировать использование XPlanar на машине для плазменной обработки, изготовленной машиностроителем в Верле, Германия. Еще несколько европейских производителей оборудования находятся на завершающей стадии разработки концепта машин на базе XPlanar, и на горизонте также появляются проекты упаковки.

Мы завершили наше интервью разговором о технологии Beckoff, помогающей владельцам машин (и машиностроителям) модернизировать оборудование для борьбы с COVID, включая Ginolis, производитель оборудования для экспресс-тестирования. Ginolis создает модульные рабочие ячейки, и с помощью технологии Beckhoff инженеры компании смогли быстро передислоцировать некоторые машины для борьбы с COVID. Джонсон сообщает, что несколько производителей оборудования действительно сделали это — взяли законсервированные машины, демонтировали все старые системы управления и заменили их компонентами Beckhoff. У одного машиностроителя, который сделал это, через две недели было запущено доказательство концепции, и руководство одобрило его. Сразу же была заказана еще дюжина новых машин.

Когда COVID только зарождался, предвидение гибких и модульных машин и программного обеспечения было совершенно очевидным. Модульность позволяет очень легко взять рабочую ячейку и быстро изменить ее движение или процесс. Главное — заранее спроектировать все таким образом, чтобы оно было модульным, чтобы быстро реагировать на будущие изменения рынка. Несомненно, такая модульность и быстрая разработка оборудования будут по-прежнему играть ключевую роль в продвижении тестирования, лечения и профилактики COVID.