新一代磁懸浮輸送線 助力柔性、智能生產 ——訪LS電氣事業戰略部總監 田哲昊

文:劉恒2023年第二期

導語:磁懸浮輸送系統是直線電機的一種應用模式,借助直線電機本身所具有的高速、高精度特點,結合精密的運動控制技術,能夠輕 松實現柔性化、智能化生產,大幅提升加工節拍,提高輸送效率和生產產能,幫助客戶節省整套產線的投資成本,極大地滿足制 造企業日益增長的產品輸送需求。

  磁懸浮輸送系統是直線電機的一種應用模式,借助直線電機本身所具有的高速、高精度特點,結合精密的運動控制技術,能夠輕 松實現柔性化、智能化生產,大幅提升加工節拍,提高輸送效率和生產產能,幫助客戶節省整套產線的投資成本,極大地滿足制 造企業日益增長的產品輸送需求。

  隨著中國經濟邁入高質量發展階段,國內制造業對自動化設備及生產線的需求越來越強烈。磁懸浮輸送系統憑借著自身獨特優 勢,被越來越多的制造業企業所接受。近期,我刊采訪到LS電氣事業戰略部總監田哲昊先生,請他詳細介紹了磁懸浮輸送系統的 技術特點與應用現況,以及LS電氣開發的X-Trak磁懸浮輸送系統的最新發展動向。

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LS 電氣事業戰略部總監 田哲昊

  自2 0 1 8 年年底成功開發,到 2019年推出DEMO樣機,并于同年 在上海工博會隆重展出,LS電氣的這 款X -Trak磁懸浮輸送系統一經面市, 就旋即獲得了市場的高度關注,并獲 得了頭部企業的青睞,接到了一些鋰 電池設備企業的合作意向。然而由于 2020年全球疫情的爆發,中國區項目 不得不暫停,但X -Trak在韓國本土卻 很快開花結果,據介紹,目前X -Trak 磁懸浮輸送系統已被成功應用在三星 電子、LG等韓國企業的一些大型生產 項目上。

  2022年下半年,隨著疫情管控的 逐步放開,LS電氣重新開啟了X -Trak磁懸浮輸送系統在中國市場上的開拓步 伐,迅速與國內幾家鋰電池頭部企業建 立起合作關系,將這一新型的輸送線技 術引入至鋰電池生產領域。

  模塊化靈活設計

  LS電氣開發的這款X-Trak磁懸浮輸 送系統,最大的特點在于獨立式設計, 它基于直線電機技術原理,輸送線由定 線圈和動磁鐵所組成,動子(Mover) 在上,模塊(Module)在下,動子由 托盤加磁鐵構成,模塊由線圈與傳感器 構成,動子無需線纜牽引,每個模塊線 圈(電機)都通過EtherCAT通信協議 與伺服驅動器相連接,實現對動子的實 時、獨立控制, 這種設計理念給用戶帶 來了極大的便利。

  田哲昊先生介紹道:“和其他廠商 一般在底部采用一整套連續的無鐵心直 線電機不同的是,我們的X-Trak磁懸浮 輸送系統能夠同時移動多個載體,且各 個載體均可單獨控制,這使得每個動子 上的工件托盤、載體都可以單獨運動, 動子之間可彼此分離,沒有物理限制, 大大有利于根據不同項目中產線工位的 設計要求,來靈活、安全地實現各種復 雜的生產運動模式。”

  這樣一來,企業就可以根據產線工 藝設計的不同需求,將這款X-Trak磁懸 浮輸送系統應用在不同的場景中,而無 需再像傳統輸送系統那樣需要大量布線 來滿足生產線的布置需求。

  以鋰電池生產為例,這也是目前 LS電氣X-Trak磁懸浮輸送系統重點開拓 的應用市場,在這一細分領域中,現階 段,各個鋰電池企業的生產線設計都各 不相同,非標定制化需求較大,例如有 的只需要單純用做輸送線、有的需要接 入位置識別系統或是工程管理系統、有 的需要接入機器視覺系統來篩選良品/ 不良品、有的需要連接物流倉庫、還有 的則要求接入某些加工工藝(如電池正 負極焊接等)。面對如此多樣化的應用 需求,獨立控制、靈活組裝的模塊化結 構,無疑成為了X-Trak磁懸浮輸送系統 贏得市場先機的有力砝碼。

  另一方面,為了滿足新能源汽車 鋰電池生產中對大負載的特殊需求, X -Trak磁懸浮輸送系統的負載范圍為 1- 1000kg,產品線最大容量為15kW, 40kg負載條件下的最大速度可達2m/ s、加速度可達1. 5G,重復定位精度為 ±10μm。 同時,不同于大多數廠商一 般是按照底部電機的長度來計算系統價格,據介紹,X-Trak系統則基本上是按照產線工藝設計的模塊 數量來計算售價,令整體系統的性價比優勢更為明顯,且在鋰 電池設備市場上也更具有競爭力。目前,LS電氣X-Trak磁懸浮 輸送系統在鋰電池制造、測試、物流、組裝、檢測、焊接等多 個環節均有成功的應用實例。

PLC

  控制技術是關鍵

  實際上,磁懸浮輸送系統并非新生事物,但自這類技術方 案面市以來,由于其在設備投資上要遠高于傳統的機械鏈道和 皮帶傳送線,因此在大多數人的心目中一直都是“高大上”的 存在。

  伴隨著當前工業4.0、“中國制造2025”等各國制造業快 速升級的步伐,制造企業對精密化、柔性化、智能化的要求日 漸升高,在這一趨勢下,磁懸浮輸送線的應用價值被越來越多 的產業人士所認知和認可。

  采用傳統的機械鏈道或皮帶傳輸方式,在工作站設計、生 產節拍和產能效率等方面都有難以避免的缺陷,而運用以LS電 氣X-Trak磁懸浮輸送系統為代表的新型傳輸模式,在產線設計 上更為靈活,更為重要的是,結合精密的運動控制技術,能夠 輕松實現柔性、智能生產,大幅提升加工節拍,提高輸送效率 和生產產能,因而從整體產線的角度來看,系統的總體投資效 益更具優勢——從中也可見,控制技術是磁懸浮輸送系統的重 中之重。

  “磁懸浮輸送系統除了硬件要求之外,關鍵之處在于控制 技術,” 田哲昊先生指出,“LS電氣在韓國工控自動化行業 一直處于領先位置,公司從上世紀80年代開始自主研發PLC、 運動控制技術,擁有豐富的控制系統開發經驗;再加上最近幾 年我們的X-Trak磁懸浮輸送系統在韓國一些大型顯示面板、鋰 電池、物流生產項目中獲得了成功應用,因此這些也是目前很 多中國鋰電池頭部企業選擇與LS電氣合作的重要原因之一。”

  在X-Trak磁懸浮輸送系統的控制部分,整體系統控制使用 的是專用控制器XGT系列高性能PLC,運動控制部分使用的是 LSMMT-E32A/C系列運動控制器,伺服部分采用的是L7MMT 系列匹配動定子(Module& Magnet)模塊,動子運動既可 以多動子單獨控制,也可以同時控制,控制方式更加多樣化。 除此之外,方便易用也是X -Trak控制系統的另一大特點,在 編程方面以邏輯化、模塊化為重點,LS電氣的韓國研發所能夠及時根據客戶的使用需求, 快速反饋修改, 將控制程序以 打包封裝的方式, 為客戶提供滿足應用要求的控制功能模塊 (Function Block),客戶只需要簡單設置好參數就可以直接 調用,大大加快了產線建設的時間周期。

  針對X -Trak磁懸浮輸送系統,從去年下半年起LS電氣加 大了在中國市場上的推廣力度,部分韓國技術人員被派常駐中 國,協助開發本地市場,公司總部集中全力保證對中國市場的 供貨,交貨期要求從客戶下單到工廠出貨在1個月左右;與此 同時,LS電氣中國區的工程人員也早已派至韓國總部進行技術 培訓,為未來項目的落地實施做準備。據透露,近期LS電氣在 中國市場的第一批X-Trak磁懸浮輸送系統鋰電池項目訂單即將 落定。

  根據專業研究機構睿工業的調查數據顯示,至2025年,中 國磁懸浮輸送線市場將以每年30-40%的增速成長,其中主要 增長點來自鋰電池、3C電子、汽車、醫療等重點行業。尤其是 在鋰電池生產領域,當前一批中國鋰電池企業已經走在了世界 前列,產能占到全球市場的大部分份額,在激烈的規模化競爭 中,對柔性、智能產線的需求上升,市場蘊育巨大潛力。

  順應趨勢,LS電氣將與中國本地集成商一道,以磁懸浮輸 送系統等新技術、新產品為抓手,全方位助力中國制造邁上新 臺階。

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