之前我們介紹了不少電驅(qū)傳輸系統(tǒng)，它們大都是基于長定子直線電機(jī)技術(shù)運(yùn)行的，同時(shí)動(dòng)子滑塊必須要沿著封閉的線性軌道循環(huán)串列運(yùn)轉(zhuǎn)。即使是像 ACOPOStrak 這樣軌道布局已經(jīng)有了很高的靈活性，其滑塊在軌道上的運(yùn)動(dòng)依然還是順序串聯(lián)的隊(duì)列方式，它們只能在固定的節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行變軌、超越或避讓；與此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)滑塊的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，一套閉環(huán)的軌道系統(tǒng)也仍然是必不可少的。

不過，昨天在德國紐倫堡舉行的 SPS IPC Drives 上由 Beckhoff 展出的一款名為 XPlanar 的產(chǎn)品，或許會(huì)讓我們對(duì)電驅(qū)傳輸技術(shù)再多一點(diǎn)新的認(rèn)識(shí)。

從外觀看，XPlanar 的結(jié)構(gòu)有點(diǎn)像游戲房里的桌上冰球機(jī)。定子部分已經(jīng)完全沒有了所謂“軌道”的概念，取而代之的是由多個(gè)“磚塊”拼接組成的傳輸“路面”；其動(dòng)子結(jié)構(gòu)貌似也十分簡單，就是一個(gè)扁平的托盤，連支撐導(dǎo)向的滑輪組都木有。

目測 XPlanar 運(yùn)行的原理應(yīng)該還是比較類似于傳統(tǒng)的直線電機(jī)的，就是說這些拼裝在一起的定子“磚塊”內(nèi)部是集成有驅(qū)動(dòng)裝置和動(dòng)力線圈的，而每一個(gè)動(dòng)子托盤內(nèi)部也應(yīng)該是嵌有永磁體的；定子通電后，在上位控制器的指令作用下，傳輸路面上會(huì)生成交變可控的磁場，與動(dòng)子托盤內(nèi)部嵌入的永磁體相互之間產(chǎn)生作用力，最終驅(qū)動(dòng)托盤的運(yùn)動(dòng)。

但如果看下官方發(fā)布的信息，就不難發(fā)現(xiàn)，XPlanar 與傳統(tǒng)的長定子直線電機(jī)在功能上的差別還是蠻大的。個(gè)人覺得，有兩個(gè)關(guān)鍵字是比較值得關(guān)注的。

一個(gè)是“滑塊自由懸浮 Free-floating movers”。正如下面這張圖所看到的，滑塊是懸浮在傳輸平面上運(yùn)動(dòng)的，其負(fù)載重量是通過滑塊與定子線圈之間的磁場作用力支撐的，這樣就省去了用于承重的滑輪組。

另一個(gè)是 “六自由度 Six Degrees of Freedom”。就是說，托盤與路面之間磁場的相互作用，產(chǎn)生的將不再是一個(gè)簡單的用于啟停、加減速的推進(jìn)、制動(dòng)力，而是一組帶有方向的矢量作用力；這不僅省去了用于導(dǎo)向的滑輪組，還因?yàn)閿[脫了物理軌道的束縛，而極大的提升了滑塊運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的靈活性，讓托盤除了可以在二維平面內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)以外，還能夠完成自轉(zhuǎn)、傾斜、升降...等類型的動(dòng)作。

簡單看下產(chǎn)品規(guī)格。

目前 Beckhoff 推出的這套 XPlanar：其定子模塊尺寸為 240 x 240 mm，用戶可以根據(jù)應(yīng)用需要自由拼裝成任意幾何形狀。

動(dòng)子托盤則有四種不同規(guī)格可供選擇：

95 x 95 mm 小型移動(dòng)裝置，有效載荷可達(dá) 0.4 kg

155 x 155 mm 標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力裝置，有效載荷可達(dá) 1.5 kg

155 x 275 mm 長動(dòng)子，有效載荷可達(dá) 3 kg

275 x 275 mm 大型移動(dòng)裝置，有效載荷可達(dá) 6 kg

運(yùn)動(dòng)性能上，XPlanar 滑塊在平鋪的定子路面上運(yùn)動(dòng)的最高線速度可達(dá) 4 m / s，加速度可達(dá) 2 g，重復(fù)定位精度為 50μm；除此以外，它們各自還可以實(shí)現(xiàn)：

最大 5mm 的升降運(yùn)動(dòng)，可選擇稱重功能；

最大 5° 傾斜運(yùn)動(dòng)，用于處理液體的運(yùn)輸；

在特定的定子面板上方 ±15° 或 360° 范圍內(nèi)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

關(guān)于控制接口，官宣稱 XPlanar 系統(tǒng)可以兼容 倍福方 面于最近新發(fā)布的 EtherCAT G 通訊協(xié)議。不知這是否與其系統(tǒng)運(yùn)行較高的復(fù)雜性有關(guān)，畢竟在控制數(shù)據(jù)交互方面，XPlanar 這種二維平面運(yùn)控系統(tǒng)與以往的線性傳輸系統(tǒng)完全不是一個(gè)量級(jí)的。

 

而在編程組態(tài)方面，Beckhoff 則表示 XPlaner 系統(tǒng)是基于其 TwinCAT 軟件平臺(tái)的，其中已經(jīng)集成了滑塊運(yùn)動(dòng)的路徑優(yōu)化、防撞機(jī)制、同步運(yùn)動(dòng)等功能，甚至在必要時(shí)，用戶還可以選擇將多個(gè)托盤編組控制，以滿足較大負(fù)載的輸送需求。

那么，像 XPlanar 這樣的平面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)，其有著怎樣的應(yīng)用特點(diǎn)呢？結(jié)合手頭有限的信息，和大家分享下我個(gè)人的觀點(diǎn)。

首先自然是設(shè)備物流系統(tǒng)靈活性的提升。道理很簡單：

一方面，因?yàn)槊總€(gè)托盤的動(dòng)作姿態(tài)是可以靈活調(diào)整的；

另一方面，托盤的運(yùn)動(dòng)軌跡不再受到物理軌道的限制，而是可以通過數(shù)字程序在傳輸平面上更加自由的規(guī)劃的。

因此，XPlanar 應(yīng)該很適合用于多臺(tái)設(shè)備或和多個(gè)工位之間較為復(fù)雜的物料交接。

其次，可以看到 XPlanar 以十分簡潔的機(jī)械結(jié)構(gòu)和無接觸的驅(qū)動(dòng)方式，達(dá)到了極高的動(dòng)態(tài)傳輸定位精度，因此，官方表述中稱其可以在某些物料輸送環(huán)節(jié)替代傳統(tǒng)的機(jī)器人、機(jī)械臂或復(fù)雜的機(jī)電裝置，這完全是有可能的。

再者，XPlanar 滑塊的運(yùn)動(dòng)是懸浮式的，運(yùn)行過程中幾乎不會(huì)有任何噪音或機(jī)械磨損。因此，它應(yīng)該很適合那些對(duì)設(shè)備環(huán)境要求比較嚴(yán)苛的應(yīng)用場合，例如：玻璃加工、醫(yī)藥衛(wèi)生/制藥、食品飲料、塑料薄膜、半導(dǎo)體、潔凈室...等等。

另外，還是因?yàn)榛瑝K運(yùn)動(dòng)是無摩擦、非接觸的，省去了軌道、導(dǎo)輪和滑輪機(jī)構(gòu)，因此，可以想像，XPlanar 在機(jī)械方面的使用壽命應(yīng)該是不難保證的，同時(shí)其運(yùn)行能耗與維護(hù)成本也都會(huì)是比較低的，這在一定程度上有助于提升設(shè)備運(yùn)營與維護(hù)的綜合效率。

當(dāng)然，和任何新推出的產(chǎn)品技術(shù)一樣，在用戶決定掏錢購買之前，除了各種吸引眼球的亮點(diǎn)以外，總歸還有一些更為關(guān)鍵的因素是需要考慮的。而在 XPlanar 這個(gè)平面?zhèn)鬏敿夹g(shù)上，我覺得至少有這樣幾點(diǎn)不確定性是值得進(jìn)一步探討的：

具體的行業(yè)應(yīng)用場景。也就是落實(shí)到特定的機(jī)電設(shè)備，將給原有系統(tǒng)的布局帶來怎樣的變化與調(diào)整；

操作環(huán)境的易用性如何？這主要是指在軟件系統(tǒng)中，各個(gè)滑塊（托盤）運(yùn)動(dòng)的軌跡規(guī)劃、姿態(tài)調(diào)整以及與其他設(shè)備之間同步關(guān)系的配置，是基于物理位置、還是面向流程抑或是采用其他方式...

系統(tǒng)采購價(jià)格。這一點(diǎn)的重要性，就不用我在這里多說了吧;

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