1 智能柔性環(huán)形線的組成

　　環(huán)形線由三個模塊組成，即：定子、動子、控制器。

　　2 智能柔性環(huán)形線的配套設(shè)備

　　(1)機(jī)械手——環(huán)形線的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

　　在操控器發(fā)出操作指令后，需要機(jī)械手去自動執(zhí)行工作的過程，它一般由行機(jī)構(gòu)、傳動裝置、檢測裝置、控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成，它既可以運(yùn)行預(yù)先編制的程序，也可以按照人工智能技術(shù)的原理方案進(jìn)行操作。替代手工進(jìn)行各種復(fù)雜的高精密操作!

　　(2)隨動馬達(dá)——無線纜拖拽

　　伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，它是間接調(diào)速的助力器，它可以使控制速度，位置精度非常精確.在自動控制系統(tǒng)中，作為執(zhí)行元件使用，并且具有機(jī)電時間常數(shù)小，線性度高，啟動電壓低等特點，可以將接收到的電子信號轉(zhuǎn)換為角位移或角速度輸出。

　　(3)感應(yīng)器——環(huán)形線的“觸覺”

　　在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，特別是自動化生產(chǎn)過程中，需要利用傳感器對生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，使設(shè)備處于正常工作狀態(tài)，使產(chǎn)品達(dá)到所要求的質(zhì)量要求。傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的第一步。

　　(4)工業(yè)照相機(jī)——環(huán)形線視野

　　工業(yè)攝像機(jī)是機(jī)器視覺系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它安裝在環(huán)形線上，代替人眼進(jìn)行測量和判斷，通過將攝取的圖像信號轉(zhuǎn)換為圖像信號，并傳輸?shù)綄ｉT的圖像處理系統(tǒng)。圖像系統(tǒng)通過對這些信號進(jìn)行各種操作來提取目標(biāo)的特征，然后根據(jù)識別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

　　3 智能柔性環(huán)形線的發(fā)展與特點

　　果栗科技第三代智能柔性環(huán)形線自動化環(huán)形線是現(xiàn)代工業(yè)制造產(chǎn)線發(fā)展演變過程中重要的基礎(chǔ)設(shè)施。初代產(chǎn)品多為鏈?zhǔn)?摩擦傳輸(絲杠、凸輪)， 對應(yīng)工業(yè)制造1.0時代的人工作業(yè)生產(chǎn)線;二代產(chǎn)品則以旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)為主，適配工業(yè)制造2.0/3.0時代的半自動/自動化產(chǎn)線。

　　隨著產(chǎn)業(yè)縱深和工業(yè)智能化進(jìn)度的加快，傳統(tǒng)設(shè)備自動化程度不高、設(shè)備能耗大、速度低、精度低、設(shè)計制造周期長等問題愈加凸顯，難以滿足工業(yè)4.0時代柔性制造以及高精密應(yīng)用場景的制造需求，市場急需更加智能的第三代環(huán)形線產(chǎn)品。

　　在此背景下，果栗科技于2015年10月成立，專注于打造第三代磁懸浮智能柔性環(huán)形線產(chǎn)品，并推出iTS 智能柔性線解決方案。公司全系列產(chǎn)品具有重復(fù)定位精度更高，運(yùn)動過程中傳輸線的動態(tài)平滑度、跟隨性等指標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)倍提升，還支持與軟件對接，通過讀取動子上測量設(shè)備數(shù)據(jù)，用來適應(yīng)不同工藝、非固定節(jié)拍下的生產(chǎn)應(yīng)用，從而配合柔性制造、小批量、多品種生產(chǎn)，支持工業(yè)大數(shù)據(jù)傳輸且降低升級成本，同時產(chǎn)品相比國外競品在價格上具有較大優(yōu)勢，且交付速度基于本土優(yōu)勢較海外企業(yè)更快，服務(wù)更加及時。

　　目前，經(jīng)過多年的產(chǎn)品研發(fā)積累，果栗科技的第三代柔性環(huán)形傳輸線已從小批量量產(chǎn)走向成熟化商用階段，并進(jìn)一步拓展生產(chǎn)規(guī)模及銷售渠道，預(yù)計未來3年將實現(xiàn)年均2倍的增長。

　　(1)技術(shù)差異

　　① 常見直線電機(jī)

　　市場上一般采用常見的直線電機(jī)，主要特點是：同一線圈內(nèi)，只能控制一個動子，且兩個直線段或圓弧縫隙之間無法實現(xiàn)精確定位，動子在運(yùn)行時，需要刻意避開接縫處，同時在圓弧從無法實現(xiàn)添加工藝工位，極大浪費(fèi)了生產(chǎn)空間和生產(chǎn)效率(如圖1所示)。

　�、� 果栗科技——iTS 磁懸浮控制技術(shù)

　　果栗科技采用磁懸浮動力，其特點與常見直線電機(jī)之間存在質(zhì)與量的區(qū)別，首先，動子屬于磁鐵動子，直線段一個線圈內(nèi)可以同時控制6個動子，每個動子之間間隙僅為10 毫米，運(yùn)行過程中，具有線圈不動磁鐵動主要特點，其次在直線段和圓弧處可增設(shè)工位進(jìn)行生產(chǎn)，且無需刻意避開接縫處，以最短的距離內(nèi)通過最多的動子，實現(xiàn)高效高產(chǎn)量高品質(zhì)的生產(chǎn)(如圖1所示)。

　　(2)傳統(tǒng)生產(chǎn)線設(shè)備的“痛點”

　�、� 設(shè)計制作周期長，且投資大，專用性強(qiáng);

　　② 自動化程度不高，產(chǎn)效率不高，設(shè)備笨重，且能耗高;

　�、� 速度低、噪聲大、精度低、難以適應(yīng)于高精密應(yīng)用;

　�、� 同步系統(tǒng)難以適應(yīng)不同工藝和非固定節(jié)拍生產(chǎn)用;

　�、� 非柔性，產(chǎn)線升級成本高，占生產(chǎn)面積廣。

　　(3)智能柔性環(huán)形線設(shè)備優(yōu)勢

　�、� 模塊化產(chǎn)品、設(shè)計制造周期短，投資少，通用性強(qiáng)， 便于后期維護(hù);

　　② 產(chǎn)線運(yùn)行高速且高加速度，生產(chǎn)效率高、設(shè)備輕便易安裝，具有能耗低特征;

　�、� 高精密控制及低噪音，極易適用中高端應(yīng)用;

　�、� 異步控制、無線纜拖動;

　�、� 柔性制造、適應(yīng)小批量對品種生產(chǎn)， 升級成本低;

　�、� 信息化、工業(yè)大數(shù)據(jù)生產(chǎn)，智能化程度高，以致實現(xiàn)智慧生產(chǎn)。

　　(4)智能柔性環(huán)形線設(shè)備技術(shù)特點

　�、� 環(huán)形運(yùn)動無限循環(huán);

　　圖 1 常見直線電機(jī)與果栗科技 iTS 磁懸浮控制技術(shù)之比較

　　② 無線纜拖拽;

　�、� 磁懸浮技術(shù);

　�、� 采用直驅(qū)技術(shù);

　�、� 高速精確控制;

　�、� 同步或異步運(yùn)動;

　�、� 圓弧可擺放生產(chǎn)工位，無拼接區(qū)限制。

　　(5)智能柔性環(huán)形線設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢

　�、� 無線控制系統(tǒng);

　�、� 二級控制功能，同時控制氣缸，真空吸附，伺服動作，并配合視覺檢測系統(tǒng)進(jìn)行精確定位;

　�、� 弧形和直線模塊間隙重復(fù)定位精度達(dá)到一致;

　�、� 無磁跳動，適用于視覺掃描應(yīng)用;

　�、� 單個模塊可控動子6個，間隙為10毫米;

　�、� PLC調(diào)度軟件成熟，控制無需二次規(guī)劃;

　�、� 自主研發(fā)、模塊化產(chǎn)品，便于維護(hù)保養(yǎng)，節(jié)約能耗， 降低運(yùn)營成本。

　　目前智能柔性環(huán)形線主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括：食品加工、包裝印刷、智能物流倉庫、醫(yī)療品生產(chǎn)、電池制造、液晶面板制造、光伏板制造、3C消費(fèi)電子加工組裝、半導(dǎo)體制造、汽車零部件制造裝配等行業(yè)。

　　目前，果栗科技開發(fā)的iTS 智能柔性線可分為：環(huán)形線、接駁線、重載線。

　圖2

　　在圖2中，果栗科技第三代智能柔性環(huán)形線分為：標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形線、方形環(huán)形線、變軌環(huán)形線。運(yùn)行方式：環(huán)形運(yùn)動和平移變軌移動，適用于高精密全自動焊接、高速高產(chǎn)量手機(jī)組裝、手機(jī)電池制造、化妝品生產(chǎn)、醫(yī)療品制造等領(lǐng)域。

圖3

　　在圖3中，果栗科技第三代智能柔性接駁線分為：水平接駁線、上下接駁線、上下接駁混合同步帶。運(yùn)動方式：上下垂直環(huán)形運(yùn)動和水平環(huán)形運(yùn)動，適用于新能源汽車整車制造、手機(jī)組裝、手機(jī)電池制造、包裝印刷等領(lǐng)域。

　　圖4

　　在圖4中，果栗科技第三代智能柔性重載線分為：單導(dǎo)軌水平接駁重載線、單重載線、雙導(dǎo)軌水平接駁重載線。運(yùn)動方式包括水平接駁運(yùn)動和直線運(yùn)動，適用于動力電池制造、整車零部件組裝，負(fù)載50公斤-5噸應(yīng)用場景。

　　4 實際應(yīng)用案例

　　(1) 動力電池制造及整車制造智能柔性環(huán)形線的應(yīng)用

　　近些年新能源汽車生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)井噴式發(fā)展， 得益于政府政策支持和民眾對低碳生活的向往與追求，在新能源汽車生產(chǎn)制造這條高速賽道上，如何能快速獲取用戶芳心，搶占市場份額是整個產(chǎn)業(yè)鏈上下游都需要進(jìn)行加快步伐，優(yōu)化產(chǎn)線，縮短交貨期，以致趕上這條高速公路，使企業(yè)短時間內(nèi)獲取超高業(yè)績和豐厚利潤，以便進(jìn)行再投資，通過不斷持續(xù)的增產(chǎn)，以此為企業(yè)帶來源源不斷的生命力。

　　談及新能源汽車動力電池級整車制造環(huán)節(jié)，優(yōu)化產(chǎn)線或在投資項目的提出或建立，企業(yè)必須面臨的抉擇的是，前者“傷筋動骨的不舍”，后者“時間與成本的難以抉擇”，解決量產(chǎn)這塊心病，還需大刀闊斧的改革創(chuàng)新，知己知彼 方可百戰(zhàn)百勝，動力電池制造過程中十大生產(chǎn)工藝流程：正負(fù)極勻漿車間、涂布車間、碾壓車間、正負(fù)極分切、正極片烘烤、卷繞機(jī)車間、裝配線、注液、正極帽蓋焊接封口、噴碼裝盤。

　　運(yùn)用到智能柔性環(huán)形線的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)：裝配線、注液、正極帽蓋焊接封口、噴碼裝盤，(其中還包括檢測等)，以裝配線為例，市場上第一、第二、第三代產(chǎn)線，每分鐘生產(chǎn)電池分別是60、130、220顆，產(chǎn)線基本難以適應(yīng)企業(yè)多種類、高產(chǎn)量的需求。生產(chǎn)過程中注液、正極帽蓋焊接口、噴碼裝盤及檢測環(huán)節(jié)，均需要高精度的定位控制來實現(xiàn)準(zhǔn)確無誤的生產(chǎn)，又因生產(chǎn)各個型號電池注液量，焊接口、噴碼裝盤均有差異，生產(chǎn)節(jié)拍如何整合控制，將是巨大挑戰(zhàn)。后期的動力電池模組和Pack封裝環(huán)節(jié)，線體負(fù)載的增加，運(yùn)載的動能降低，也會影響到生產(chǎn)效率，因此線體高負(fù)載高速度高加速度是動力電池制造和整車組裝必須要解決的問題，同時還要保證高精準(zhǔn)度和滿足多種類生產(chǎn)，iTS 智能柔性環(huán)形線、單導(dǎo)軌水平接駁重載線、雙導(dǎo)軌水平接駁重載線的運(yùn)用，將滿足新能源汽車動力電池制造到整車制造各個環(huán)節(jié)所需。

　　在圖5中， 環(huán)形線和變軌環(huán)形線應(yīng)用于動力電池裝配線、注液、正極帽蓋焊接封口、噴碼裝盤(其中還包括檢測等)等場景，滿足高速多品種生產(chǎn)需求。

圖5

圖6

　　在圖6中，單導(dǎo)軌水平接駁重載線和雙導(dǎo)軌水平接駁重載線可應(yīng)用于動力電池模組和Pack封裝環(huán)節(jié)及整車組裝環(huán)節(jié)，滿足高負(fù)載、高速移動多工藝生產(chǎn)組裝需求。

　　(2) 智能柔性環(huán)形線應(yīng)用于芯片制造行業(yè)

半導(dǎo)體制造行業(yè)包括了眾多領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域當(dāng)中有著很多復(fù)雜的工序，將柔性環(huán)形線應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)制造領(lǐng)域中期的封裝集成、后期的組裝、包裝、運(yùn)輸?shù)裙に噷崿F(xiàn)高速高產(chǎn)量的生產(chǎn)，以滿足市場需求，果栗科技根據(jù)現(xiàn)階段半導(dǎo)體制造行業(yè)市場芯片出現(xiàn)的短缺現(xiàn)象所帶來的窘境，提出科學(xué)的解決方案——iTS智能柔性線解決方案，該方案環(huán)形線整體采用模塊化制造，極易便于后期拓展，并在此基礎(chǔ)上推出iTS 智能柔性變軌環(huán)形線，考慮到芯片制造工藝的復(fù)雜性及對智能化生產(chǎn)線的依賴性，科學(xué)得進(jìn)行特殊工藝處理拓展。例如：為實現(xiàn)加快芯片制造過程中中期、后期的生產(chǎn)節(jié)拍，通過整合環(huán)形線的生產(chǎn)節(jié)拍，可在環(huán)形線上、變軌處、變線后處增加工藝進(jìn)行處理，且依據(jù)最快生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行生產(chǎn)，使整條生產(chǎn)線形成一個高速閉環(huán)運(yùn)動，從而實現(xiàn)多規(guī)格超高產(chǎn)量生產(chǎn)，如圖7所示。

　　5 結(jié)語

　　生產(chǎn)制造的變革帶來的是整個時代的進(jìn)步，智能柔性線的應(yīng)用，改變的不只是企業(yè)產(chǎn)量，更多的是體現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新所帶來的“質(zhì)”的飛躍。