追光向上: 先進制造的挑戰與破局
文:編輯部2024年第三期
導語:3月30日,中國傳動網聯合ITES深圳工業展,重點瞄準“AI+機器人+磁懸浮輸送柔性制造”、“直驅技術與機床應用”兩大熱門 議題,于今年ITES展舉行之際同期舉辦了主題為“追光向上:先進制造的挑戰與破局”的技術發展論壇活動。近十場高能演講,匯 集業內主流企業,探明更加豐富的應用場景,將相關產品深度融入實體經濟,加速產業實現規模化發展,助力成為高質量經濟增長 的重要引擎。
Subject 1:AI+機器人+磁懸浮 輸送柔性制造
在上午的“AI+機器人+磁懸浮輸送柔 性制造”專場中,美的集團高創傳動科技 開發(深圳)有限公司行業應用開發經理況云龍重點介紹了公司高性能伺服驅 動器CDHD2S、BD3系列交流伺服系統、 smartPX多合一驅控一體機、國內自研的 SP2N系列PLC等產品線的開發動向。其中,CDHD2/CDHD2S系列伺服帶閉環壓力 控制,內置龍門功能,支持雙編碼器,采 用HDM頻域分析高級控制算法,可適配多 種電機類型,多種反饋方式,接口豐富。 目前,高創運控產品線已在自動劃片機、 高精度柔印打樣機、合金鎢絲拉絲機、插 件機、日化瓶絲網印刷機、工業機器人等 設備場景中得到了大量成功應用。
貝加萊工業自動化(中國)有限公司技術傳播經理宋華振表示,在實際非標 產線集成的建設中仍存在諸多難點,特別 是傳統機械輸送帶來的效率問題,如:物 料的輸送和等待加工占用了產線太多的時 間;節拍均衡和定位精準問題;跨線流動 問題;產品變更的調節難題等等。
為了盡可能地增加有效加工的時間、 提升系統OEE效率,磁懸浮柔性輸送系統 應運而生,以響應更短的產品生命周期,保證節拍均衡和高精度定位,以及支持多種產品混線生產。貝加 萊推出的磁懸浮柔性輸送線ACOPOS 6D,其中的一大特色是具 備分流和匯流功能,通過多種軌道組合形成環形閉環和開環的產 線,引導物料的多種流向,更為靈活地實現大規模、多個裝配線 間的流動,同時提升集成效率,且產線的負載也更均衡。
樂達博華自動化(上海)有限公司銷售總監李濤從WHAT、 HOW、WHY三個維度詳細介紹了公司推出的FTS磁懸浮高速柔 性輸送系統,它是一種基于反置直線電機原理、利用磁力驅動 的高速輸送系統,相對于傳統流水線,FTS磁懸浮高速柔性輸送 系統的優勢表現為:速度最高可達5m/s,重復定位精度可達 +/- 5um,寬負載(1kg ~ 1500kg),性能穩定,可與傳統流水線接 駁,小車獨立控制,節能、免維護,可用于無塵車間(半導體級 別)或高溫高真空環境中,開放靈活,硬件靈活搭配,軟件自主 開發,具備CE,UL等多種認證。FTS磁懸浮高速柔性輸送系統現 已在光伏行業的鈣鈦礦真空鍍膜設備、真空鍍膜設備;鋰電行業 的頂蓋激光焊接設備;汽車行業的ABS裝配產線等實際生產場景 中有了大量成功應用案例。
Le-AutomatiX 樂達博華將繼續通過集成公司內部優秀的自 動化組件,為客戶打造簡單易用的高速、高精度柔性輸送系統, 同時運用新業務模式、本地化獨立運營、技術輸出這三大措施, 來積極應對當前客戶對于成本、交付和服務的更高要求。
珠海格力智能裝備有限公司副總經理陳威的演講題目為《從傳統到創新:高速直驅技術為數控機床賦能》,他表示,直驅技 術產品憑借高精度、高速度、高響應及高剛性等特點,已成為推 動數控機床行業向高精度和高效率發展的關鍵技術之一,直驅技 術在數控機床的具體應用包括直線電機、直驅旋轉電機、直驅轉 臺及直驅主軸等。
針對現階段新能源汽車零部件(如:Pack結構件、壓鑄 結構件、一體化壓鑄結構件等)在加工時通常會遇到的尺寸 較大、行程較長、加工時存在大量空運行時間等主要問題,格 力開發的第四代大推力直驅系列機床方案以高速直驅為技術主 線,完善各大系統設計,提高機床加工效率與加工精度,目 前,快移速度可達傳統絲桿傳動的3-4倍,同時也滿足了客戶對 短交期的供應要求。
格力iFlex智能制造柔性平臺由原材料區、原料預加工區、 數控加工中心、地面軌道系統、機器人自動化上料系統等組成, 可實現點-線-組智能算法、NC程序集中&遠程管理、任務執行實 時監控、生產過程無人化、生產現場鏡像還原等功能,軟件系統 集成MDC數據采集、DNC程序管理、JOB生產計劃、TRACK數據 追溯、VISION生產可視化、REPORT報表管理、QUALITY質量管 理、SYSTEM系統管理等模塊。
Subject 2:直驅技術與機床應用
下午專場的主題為“直驅技術與機床應用”,雅科貝思精密機電(上海)有限公司高級銷售經理張宇介紹了直驅技術在高端 五軸數控機床開發上的應用創新,高端數控機床要求進給驅動動 態性能高、金屬切除效率高、運動精度高、刀具軌跡偏離度小, 關鍵技術涉及到數控系統(硬件+軟件)、電機/主軸/轉臺/銑頭 等功能部件、結構設計、刀具等。
機床設計是一套系統工程,在設計直驅機床時,應摒棄“裝 上就行”的設計思想,不應盲目追求加速度,而是應該重點關注 磁吸力對剛性的影響、關注重切削對電機推力的影響。機床領域 用到的直線電機大部分都是平板型直線電機,為了實現高端五軸 機床高速、高精的設計目標,高剛性和輕量化成為重點,因此需 要通過結構拓撲優化法來達到較好的剛度質量比。
深圳市艾姆克斯科技有限公司總經理曾海霞表示,直驅電機 擁有高精度、高速度、高加速度等方面的性能優勢,主要應用于 高精度或節拍要求較高的場合。艾姆克斯自主研發的直線電機、 DD馬達、直驅轉臺、氣浮平臺等產品在眾多領域取得了廣泛應 用前景。其中:直線電機模組在精密磨床上實現微距位移克服絲 杠反向間隙,最小位移量0.5um,重復精度定位精度小于1um, 補償后定位精度小于正負1um;DD馬達在3C領域、檢測設備等 有廣泛應用,在激光領域的分度設備、半導體分選機、醫療行業 如燈檢機、鋰電領域卷繞設備中,也實現了定制化應用,可配置 防水防塵功能,剎車功能,重復定位精度可達±1 arcsec;直驅 轉臺已成功應用于五軸CNC機床、五軸精密激光切割設備、五軸點膠設備中,并已批量化生產出貨,其產品涵蓋單臂直驅轉臺, 雙臂直驅轉臺,雙臂雙電機同步轉臺,并且防水、防塵,帶剎車 功能;精密氣浮平臺采用高精密氣浮導軌作為運動導向、運動系 統無摩擦阻尼,整體精度可突破到納米級別,擁有重力平衡式、 平面封閉式、磁力預載、真快預載多種結構形式,可應用于半導 體、光學檢測等高精密設備中。
目前,越來越多的企業開始選擇國產五軸數控機床,這無 疑為精密部件行業提供了巨大的市場需求,五軸數控技術的國產 化,也為精密部件行業的技術創新提供了契機。面對這一發展機 遇,企業應加大在技術研發方面的投入,提升自主創新能力,以 應對技術更新迅速的挑戰;通過引進先進的制造設備和技術,提 高制造精度和產品質量穩定性;與供應商建立長期合作關系,確 保原材料的穩定供應,降低原材料價格波動的影響;積極開拓新 的應用領域和市場,擴大市場份額,提升企業競爭力。
美的集團高創傳動科技開發(深圳)有限公司產品經理宋寧一分享了高端裝備行業開發現況,針對CNC機床、半導體、3C電 子制造等不同應用行業對電機驅動的具體要求,高創在驅動器產 品的開發上實現了多種編碼器接口協議、多種電機驅動、多總線 類型等更多樣化的兼容性;同時在核心控制算法上,高創伺服驅 動器采用HD自適應非線性算法和HDM頻域分析,盡可能地體現 出直線電機高速、高精度定位的應用優勢。
長沙一派直驅科技股份有限公司總經理鄭球輝認為,在目前有利的國際國內環境、直驅產品獨有的技術特性、逐步成熟的產 品與市場等條件下,為直驅產品應用于CNC機床帶來了較大的發 展機遇;但另一方面,在直驅產品系統整體解決方案的開發、產 品的可靠性和一致性品質、直驅行業標準、高水平應用型人才培 養等方面,仍然存在著諸多挑戰。
廠商在開發直驅CNC機床方案時,應注意CNC用直線電機不 是簡單的替換,直驅技術產品具有高速、高精度、高加速、高動 態響應、跟隨誤差低、整定時間短等特點,廠商需要針對CNC行 業用戶,提供集成驅動器、直線電機、反饋裝置、導軌于一體的 整體解決方案,同時對電機防護要有好的解決方案,包括防水、 防腐蝕、防鐵性材料等等,并且還需要培養能夠為直驅技術應用 提供全方位服務的年輕化應用工程師。
廣州市昊志機電股份有限公司資深產品經理李文剛表示,針 對CNC加工中心的應用要求,昊志機電開發的大功率、高轉速、 高精度電主軸具備高承載及剛性特性,同時采用獨有專利的昊志 拉刀機構,使用壽命也更長。昊志機電開發的直驅轉臺具有超高 精度;剎車可靠性高、速度快,夾緊扭轉剛性高,具有斷電保護 功能;電機扭矩大,配備功能齊全,便于機床自動化及高穩定性 等性能特點。此外,昊志機電開發的直線電機系列采用專利化 冷卻結構設計,溫升低,防護等級可達IP65,目前已在PCB鉆孔 機、五軸磨刀機等設備上得到了成功應用。
深圳市正隆偉業科技有限公司總經理彭聲亮重點介紹了五軸聯動檢測技術與傳感器方案:當五軸機床的直線軸和轉臺精度很 好,而最終加工的產品精度不好時,IBS公司的Rotary Inspector 測量系統為用戶提供了一種檢定五軸機床幾何精度和動態性能 的快捷方法。Rotary Inspector能夠很方便地管理大量機床Q、P 兩個精度指標。Q值表示最大的幾何誤差,它能影響五軸機床加 工產品的尺寸精度;P值表示最大的動態誤差,反映機床反向間 隙或軸承磨損殘生的問題,這個誤差將會影響加工產品的表面 質量。Rotary Inspector可在機床操作環境下完成測量,符合ISO 10791-6標準,全自動測量,瞬時反饋機床狀態,提供全局化的 數據管理。
在傳感器技術方面,時柵位移傳感器基于彭東林教授創新提 出的“時空轉換,時間測量空間”的理念,經歷了從原理創新、 技術突破、高品質產品到新興產業二十多年的發展歷程,為傳統 的幾何測量精密學科引入了新鮮“血液”。
小結
加快發展新質生產力是當前國家重點發展策略,鼓勵將科技 創新成果應用到具體產業和產業鏈上,改造提升傳統產業,培育 壯大新興產業。在這一機遇下,AI人工智能、機器人、磁力驅動/ 磁懸浮輸送柔性制造等先進技術將有助于制造業大幅提高生產效 率和產品品質,助力中國制造邁上新的發展臺階。
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