THOMSON電動(dòng)推桿為物料搬運帶來(lái)新的生產(chǎn)力和靈活性

作者:湯姆森Thomaon 日期:23/04/23 15:29 瀏覽:17

電動(dòng)推桿將物料處理提升到新的高度。隨著(zhù)數字化轉型將自動(dòng)化范圍擴展到更多軸,電動(dòng)線(xiàn)性執行器可以處理越來(lái)越重的負載,越來(lái)越多的物料搬運系統設計人員正在將液壓和氣動(dòng)運動(dòng)控制轉換為電動(dòng)控制,尤其是在新項目中。線(xiàn)性推桿供應商正在通過(guò)創(chuàng )新來(lái)應對,這些創(chuàng )新擴大了物料搬運自動(dòng)化在負載管理、尺寸、智能、耐用性、能源效率、安全性和人體工程學(xué)方面的范圍。


物料搬運自動(dòng)化的范圍

電動(dòng)推桿越來(lái)越多地為物料搬運自動(dòng)化提供復雜、先進(jìn)的功能。無(wú)論是輸送和運輸的外圍內部物流,還是對喂料和灌裝等生產(chǎn)過(guò)程的支持,物料搬運對于工業(yè)運營(yíng)越來(lái)越重要。(圖1)


Thomson_SmartActuation_Warehouse


例如,在裝配操作中,線(xiàn)性致動(dòng)器可能會(huì )輸送材料,操縱它們以?xún)?yōu)化對工作表面的訪(fǎng)問(wèn)或將物體從一個(gè)輸送機轉移到另一個(gè)輸送機。再舉一個(gè)例子,在食品包裝操作中,設置可能會(huì )消耗多達一半的工作周期。線(xiàn)性執行器可以通過(guò)自動(dòng)展開(kāi)紙板或切割薄膜來(lái)縮短時(shí)間。

電動(dòng)執行器還可以擴大可控工作半徑,將材料運送到加工處或遠離加工處。它們可能支持叉車(chē)、自動(dòng)導引車(chē) (AGV)、伸縮式升降裝置或高架輸送機上的運動(dòng)。


影響工業(yè)運動(dòng)的因素

自動(dòng)化物料搬運運動(dòng)序列需要仔細考慮以下因素:

  • 物理特性。物料搬運自動(dòng)化開(kāi)發(fā)人員必須考慮沿工廠(chǎng)或輸送機系統移動(dòng)的包裝的形狀、重量、尺寸、位置和方向穩定性。他們還必須考慮包裝材料如何影響其滾動(dòng)性、滑動(dòng)性、堆疊性、表面敏感性和剛度。

  • 環(huán)境參數。物料搬運設備設計人員必須考慮房間布局、機器尺寸限制和可用自由度等參數。

  • 運動(dòng)參數。與大多數運動(dòng)控制應用一樣,物料搬運應用會(huì )考慮有效負載的重量和慣性,這是由循環(huán)時(shí)間內的速度和加速度以及所需的精度決定的。


物料搬運應用可能還需要特別注意運動(dòng)學(xué)因素,例如漂移、超調、穩定時(shí)間和互換性,特別是驅動(dòng)器、動(dòng)力傳輸系統、位置測量系統和軸承。摩擦會(huì )導致軸承間隙、位置測量系統分辨率差、結構靜態(tài)變形。動(dòng)態(tài)靈活性會(huì )導致神經(jīng)弱點(diǎn),從而導致錯誤和失敗。設備設計人員必須在維護、安全性和耐用性的范圍內解決所有這些因素。


物料搬運電氣化資質(zhì)

電動(dòng)直線(xiàn)推桿已在物料搬運操作中使用多年,在此期間,已經(jīng)取得了進(jìn)步,優(yōu)化了它們以支持新的工業(yè)操作。這些進(jìn)步包括:

重負載處理  - 電動(dòng)執行器現在可以處理高達 25 kN 的重負載,而這些負載以前只能由液壓缸或氣動(dòng)缸來(lái)處理。這些改進(jìn)在很大程度上歸功于部件材料的改進(jìn)和滾珠絲杠技術(shù)的進(jìn)步,例如滾珠軸承的實(shí)施。


更長(cháng)的行程長(cháng)度 - 電動(dòng)線(xiàn)性執行器現在還能夠實(shí)現更長(cháng)的行程,解決以前液壓和氣動(dòng)占主導地位的應用。電動(dòng)線(xiàn)性執行器以前僅限于 300 或 400 毫米,現在跨度可達 1.2 米。


緊湊性——執行器通常設計在有限的空間內。例如,在包裝線(xiàn)上,進(jìn)料和切割系統可能會(huì )與其他單元競爭空間。在 AGV 或叉車(chē)上,空間始終非常寶貴,執行器尺寸也會(huì )影響能源使用。外殼大小如護照的執行器現在可以承受高達 2000 N(450 磅)的負載,它們適合安裝在狹小的空間中,而上一代執行器要么太大要么太弱。


這種緊湊性和簡(jiǎn)單性是與液壓和氣動(dòng)技術(shù)的主要區別,后者需要強大的設備基礎設施,例如泵、軟管、閥門(mén)、儲液器和壓縮機。電動(dòng)執行器只需插入電源并連接到網(wǎng)絡(luò )即可。PLC 的集成可以更高效、無(wú)縫地控制電動(dòng)執行器,從而減少停機時(shí)間、提高生產(chǎn)率并節省成本。

智能- 電動(dòng)直線(xiàn)執行器現配備模塊化板載控制裝置,可實(shí)現簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)、低電平開(kāi)關(guān)、位置反饋和 CAN 總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )集成。它們可以實(shí)時(shí)監視和控制、診斷、讀取位置和操作統計數據,并進(jìn)行動(dòng)態(tài)微調。(圖2)


隨著(zhù)工廠(chǎng)變得更加數字化,設計師將把材料處理能力集成到越來(lái)越復雜的操作中。負載將更加智能地移動(dòng),從而實(shí)現編程的運動(dòng)序列、系統的遠程操作以及多個(gè)執行器之間的同步。


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圖 2. 將板載電子設備集成到電動(dòng)執行器中,可以將以前外部的增強控制功能(例如開(kāi)關(guān)、位置反饋和系統診斷)直接集成到執行器中。Thomson 智能執行器將基于微處理器的印刷電路板與允許遠程網(wǎng)絡(luò )之間通信的補充軟件結合在一起。



使用壽命長(cháng)- 物料搬運應用通常在“一勞永逸”的應用中全天候 (24/7) 運行。生產(chǎn)線(xiàn)應用(例如將物品從一條傳送帶轉移到另一條傳送帶的手臂)具有高工作周期并且容易磨損。AGV、叉車(chē)和其他移動(dòng)設備可以部署在這些應用中,并且通常使用電池運行。(圖 3)在戶(hù)外或危險環(huán)境中使用且容易受到濕氣和灰塵侵入的設備也需要較長(cháng)的使用壽命。


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圖 3. 對于無(wú)人參與的 AGV,通過(guò)無(wú)線(xiàn)電、WiFi、衛星和其他通信進(jìn)行遠程控制至關(guān)重要。除了遠程優(yōu)勢之外,電動(dòng)執行器還憑借堅固的設計減少了維護和環(huán)境問(wèn)題。這種一體化執行器套件使 AGV 能夠在更大的區域內移動(dòng)貨物,無(wú)論條件多么苛刻。


使用無(wú)刷電機的線(xiàn)性執行器可實(shí)現 100% 的占空比和長(cháng)達 600 公里(375 英里)的免維護壽命。與幾乎需要持續維護的液壓和氣動(dòng)技術(shù)相比,這種長(cháng)壽命是一個(gè)主要優(yōu)勢。


此外,潤滑技術(shù)已經(jīng)先進(jìn)到一些執行器在工廠(chǎng)進(jìn)行終身潤滑。并且遵守 IP65、IP66 和 IP69K 的 IP 標準可防止顆粒、濕氣和其他可能縮短壽命的侵入。


安全和人體工程學(xué) - 物料搬運設備不斷將人類(lèi)置于危險之中。例如,斷電的機器下降負載的速度可能比人類(lèi)擺脫障礙的速度還要快。重復的運動(dòng)或笨拙的工件定位可能會(huì )帶來(lái)人體工程學(xué)方面的挑戰。


電動(dòng)線(xiàn)性執行器通過(guò)機電和靜態(tài)保持制動(dòng)器在這些情況下提供幫助,這些制動(dòng)器可以在應用斷電時(shí)將負載保持在適當的位置。它們還可以通過(guò)升高、降低或傾斜工作臺至舒適、更符合人體工程學(xué)的角度來(lái)使工作更加安全。


自動(dòng)揀選有助于避免較長(cháng)的進(jìn)料路線(xiàn),并盡可能將操作人員從機器的工作周期中解放出來(lái),從而將人體工程學(xué)和安全性放在首位。(圖 4)此外,更換液壓缸還可以消除因泄漏液體而滑倒和跌倒的風(fēng)險,以及固體液體泄漏造成的產(chǎn)品污染。


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圖 4. 裝配/控制站和固定設備的自動(dòng)化程度不斷提高。工作站的個(gè)性化調整有助于工作,提高操作員舒適度并降低受傷風(fēng)險,同時(shí)在裝配過(guò)程中保護材料和其他設備。 


定制以獲得競爭優(yōu)勢——雖然可用技術(shù)的范圍不斷擴大,但應用程序的多樣性也推動(dòng)了對定制解決方案的需求。設計人員越來(lái)越需要組件和系統來(lái)滿(mǎn)足獨特的需求。通常,制造商可以通過(guò)對標準產(chǎn)品進(jìn)行微小修改來(lái)滿(mǎn)足這些需求,但有時(shí)他們可能必須從頭開(kāi)始設計一些東西。提供最廣泛產(chǎn)品的執行器供應商最有可能采用標準產(chǎn)品線(xiàn)或擁有從頭開(kāi)始設計產(chǎn)品的專(zhuān)業(yè)知識。他們的靈活性和增強標準產(chǎn)品的意愿也是一個(gè)因素。

定制能力是大多數電氣化設備新設計的另一個(gè)顯著(zhù)優(yōu)勢。該設備通常比前幾代設備更加模塊化,并且可以通過(guò)修改、添加或刪除軸來(lái)進(jìn)行更改。電氣設計減少了重新設計系統較大組件的需要,例如重新設計液壓歧管/閥門(mén)、管道或軟管路線(xiàn)。


回報是什么?

為了為 OEM 和最終用戶(hù)的定制項目計算最準確的投資回報率和正確的攤銷(xiāo),設計人員必須在整個(gè)產(chǎn)品生命周期的背景下做出采購決策,包括生產(chǎn)成本、持續運營(yíng)成本和潛在生產(chǎn)力。同樣,決策應考慮集成最新技術(shù)(例如車(chē)載電子設備)的好處,這有助于提高 OEM 的競爭力并為最終用戶(hù)帶來(lái)好處。


電動(dòng)推桿是連接新興數字世界和物理世界的關(guān)鍵技術(shù)。直到最近,這個(gè)差距還太大而無(wú)法跨越。但現在電動(dòng)執行器更強大、更智能、更便宜,這個(gè)鴻溝不再那么令人畏懼。電氣化正在開(kāi)創(chuàng )一個(gè)新的效率時(shí)代,這將有助于實(shí)現更好的自動(dòng)化、改善物料搬運并最終改善業(yè)務(wù)。






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