隸屬于 IMA Automation 的業(yè)務(wù)單元 IMA EV-Tech 開(kāi)發(fā)出基于倍福集成技術(shù)的新型動(dòng)力電池電芯裝配線。其核心部件是 XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)，與傳統(tǒng)解決方案相比，該系統(tǒng)具備更強(qiáng)大的軟件功能與顯著更緊湊的布局，由此打造出不僅運(yùn)行效率高、質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)系統(tǒng)占用空間更小的裝配生產(chǎn)線。
每個(gè) XTS 動(dòng)子不僅能自己獨(dú)立控制運(yùn)動(dòng)軌跡，還能與另一套 XTS 系統(tǒng)的動(dòng)子實(shí)現(xiàn)高精度同步協(xié)同作業(yè)
擁有 60 多年豐富行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、7400 余名員工、3500 多項(xiàng)注冊(cè)專(zhuān)利及全球工廠與子公司網(wǎng)絡(luò)的 IMA S.p.A 公司是制藥、化妝品、食品、茶以及咖啡加工與包裝自動(dòng)化設(shè)備領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。為深化在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的布局，集團(tuán)旗下 IMA Automation 特別成立 IMA EV-TECH 業(yè)務(wù)單元，專(zhuān)注于研發(fā)覆蓋電池電芯、氫燃料電池、牽引電機(jī)、電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子等全鏈條電動(dòng)汽車(chē)解決方案的完整生產(chǎn)線與裝配技術(shù)。IMA EV-Tech 銷(xiāo)售經(jīng)理 Fabio Tozzi 對(duì)此評(píng)價(jià)道：“我們最新推出的高性能電池電芯裝配系統(tǒng)，其成功研發(fā)很大一部分得益于倍福自動(dòng)化解決方案的創(chuàng)新助力。”
單個(gè)電池電芯形狀類(lèi)似于小型圓柱罐體。雖然其結(jié)構(gòu)看似簡(jiǎn)單，但要實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)卻是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程。正極與負(fù)極之間由聚合物隔膜隔開(kāi)，通過(guò)卷繞在一起形成卷芯。整個(gè)電芯由卷芯及其它元件組成，密封在圓柱形金屬容器內(nèi)，并注入電解液。
01
XTS 助力實(shí)現(xiàn)高性能與緊湊空間并存
憑借數(shù)十年專(zhuān)業(yè)技術(shù)積累，該公司能夠滿(mǎn)足全球各地差異化的嚴(yán)苛能源供應(yīng)商規(guī)范，這些規(guī)范明確了電站在特定情況下為保障電網(wǎng)穩(wěn)定所需實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行特性。“若發(fā)電廠在響應(yīng)時(shí)間方面滿(mǎn)足更嚴(yán)格的要求，便可提供所謂的輔助服務(wù)。”Power Electronics 應(yīng)用工程部經(jīng)理 David Dobón 在強(qiáng)調(diào)高性能控制技術(shù)重要性時(shí)指出。對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言，其優(yōu)勢(shì)在于能以更高價(jià)格出售饋入電網(wǎng)的電力。“我們最初實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)切換性能為 130 毫秒內(nèi)從消耗 150 兆瓦功率轉(zhuǎn)變?yōu)檩斔?180 兆瓦，而現(xiàn)在這一過(guò)程僅需 110 毫秒。”Power Electronics 公司控制系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Agustin Cano 補(bǔ)充道。實(shí)現(xiàn)如此極速切換需要快速精準(zhǔn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，Power Electronics 通過(guò)倍福的硬件與軟件方案達(dá)成了這一目標(biāo)，從而能全面控制太陽(yáng)能組件、電池及混合型這三種功率模塊類(lèi)型。
當(dāng)前市場(chǎng)主要由亞洲制造商主導(dǎo)，尤其是來(lái)自中國(guó)和韓國(guó)的企業(yè)。”由于國(guó)際層面缺乏真正的競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)有解決方案的技術(shù)發(fā)展一直較為緩慢。在這樣的市場(chǎng)環(huán)境下，我們的裝配線憑借其高效率、卓越裝配質(zhì)量、緊湊占地面積，尤其是極具競(jìng)爭(zhēng)力的總擁有成本脫穎而出。”
—— IMA EV-Tech 銷(xiāo)售經(jīng)理責(zé)人
Fabio Tozzi
XTS 和基于 PC 的控制技術(shù)對(duì)于 IMA 而言并非新興技術(shù)，多年來(lái)，IMA 與倍福保持著緊密的合作關(guān)系，長(zhǎng)期選用包括嵌入式控制器、面板型 PC、TwinCAT 自動(dòng)化軟件、EtherCAT 及相應(yīng) I/O 組件以及驅(qū)動(dòng)技術(shù)在內(nèi)的一系列成熟產(chǎn)品。除了這些倍福自動(dòng)化架構(gòu)的核心組件，IMA 此前已在制藥、食品飲料等多個(gè)領(lǐng)域的最新解決方案中成功應(yīng)用 XTS 系統(tǒng)。“XTS 為我們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)提供了極具吸引力的應(yīng)用潛力。”Fabio Tozzi 表示，“得益于基于 PC 的控制技術(shù)所具備的靈活性，尤其是 TwinCAT 自動(dòng)化軟件，XTS 為我們帶來(lái)了一項(xiàng)重要優(yōu)勢(shì) — 即能夠通過(guò)特殊運(yùn)動(dòng)曲線對(duì)每個(gè)動(dòng)子進(jìn)行獨(dú)立控制。實(shí)踐證明，這一特性完美契合本次應(yīng)用的特定需求。”
裝配線由五大模塊構(gòu)成
每個(gè)系統(tǒng)單元均配備一臺(tái) C6030 工業(yè) PC 與 CP3916 多點(diǎn)觸控控制面板,其中三個(gè)單元還額外集成了 CP3918 控制面板。整套控制系統(tǒng)搭載先進(jìn)的伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，包括 AX8000 多軸伺服系統(tǒng), the AM8000 伺服電機(jī)及 AMP8000 分布式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，確保高性能與高可靠性。為進(jìn)一步提升流程效率，系統(tǒng)內(nèi)部配置了五套環(huán)形 XTS 系統(tǒng)，總長(zhǎng)約 43.5 米，專(zhuān)用于產(chǎn)品線性輸送。
據(jù) IMA EV-Tech 介紹，該應(yīng)用系統(tǒng)的顯著特征在于采用模塊化高效結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)井然有序且易于擴(kuò)展的生產(chǎn)流程管理。裝配線按功能模塊劃分，符合清晰的操作邏輯；工業(yè) PC 與現(xiàn)代控制面板的集成則確保了系統(tǒng)可靠性及便捷監(jiān)控。XTS 系統(tǒng)的運(yùn)用更實(shí)現(xiàn)了極其靈活且精密的工件搬運(yùn)方案，完全符合工業(yè)自動(dòng)化最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
02
高精度電池裝配
電池電芯裝配過(guò)程面臨諸多挑戰(zhàn)，因?yàn)槠浒徇\(yùn)、加工以及檢測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)都需以極高速度運(yùn)行，同時(shí)對(duì)成品質(zhì)量還制定了極為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。這就要求系統(tǒng)不僅要速度快，還必須確保極高的精度 — XTS 動(dòng)子憑借 ±0.25 毫米的定位精度完美契合了這一嚴(yán)苛需求。
在這條新型裝配線上，IMA EV-Tech 幾乎全線采用倍福技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)：包括 CPU、面板型 PC、通信模塊、I/O 模塊、AX8000 伺服驅(qū)動(dòng)器、AM8000 伺服電機(jī)和 AMP8000 分布式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、EtherCAT（Safety over EtherCAT，F(xiàn)SoE）、TwinCAT 自動(dòng)化軟件，以及作為整套系統(tǒng)核心的 XTS。對(duì)于 Fabio Tozzi 而言，這一選擇順理成章 — 特別是基于 PC 的控制系統(tǒng)的開(kāi)放性架構(gòu)還支持集成第三方設(shè)備，如電氣檢測(cè)系統(tǒng)、專(zhuān)用控制器或定制化搬運(yùn)系統(tǒng)。他補(bǔ)充道：“倍福提供的技術(shù)支持至關(guān)重要。我們既能與意大利子公司直接溝通，在需要時(shí)還可獲得德國(guó)總部的支持，這促使我們建立了真正的技術(shù)合作伙伴關(guān)系。通過(guò)參加專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，我們的團(tuán)隊(duì)得以全面掌握 XTS 系統(tǒng)，從而充分發(fā)揮其技術(shù)潛力。”
卓越的系統(tǒng)靈活性?xún)?yōu)勢(shì)
盡管電芯的形狀和尺寸已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，但裝配線仍需具備處理特定產(chǎn)品變型的能力。這需要增加諸如加裝塑料件等工序。此類(lèi)系統(tǒng)若要快速適應(yīng)不同生產(chǎn)需求，就必須保持極高運(yùn)行效率。據(jù) Fabio Tozzi 介紹，在此應(yīng)用場(chǎng)景中，XTS 系統(tǒng)與 TwinCAT 自動(dòng)化軟件構(gòu)成了確保項(xiàng)目成功的關(guān)鍵要素。
由 IMA EV-Tech 研發(fā)的該裝配線還可按需集成新增工作站與設(shè)備。這一特性顯著提升了系統(tǒng)靈活性 — 未來(lái)既可增補(bǔ)新工藝流程，也能選擇性跳過(guò)特定工序。所有這些功能使得產(chǎn)品變型管理更為便捷，且不會(huì)影響整線性能。“在開(kāi)發(fā)圓柱電池裝配線的同時(shí)，我們已同步推出了方形電池的裝配解決方案。”Fabio Tozzi 補(bǔ)充道。“方形電池在尺寸規(guī)格、工藝流程及裝配組件方面存在顯著差異，這要求設(shè)備具備更高的靈活性。我們的目標(biāo)是為市場(chǎng)提供模塊化解決方案，既能適配每位客戶(hù)的個(gè)性化需求進(jìn)行適配，又能集成所有必要的工藝流程。與此同時(shí)，我們致力于持續(xù)提升系統(tǒng)性能，并減少所需操作人員數(shù)量，這對(duì)于那些計(jì)劃將生產(chǎn)基地從亞洲遷往歐洲或美國(guó)的企業(yè)而言，正是至關(guān)重要的考量因素。”
關(guān)于德國(guó)倍福
倍福（Beckhoff）是一家專(zhuān)注于自動(dòng)化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于1980年，總部位于德國(guó)威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動(dòng)者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、I/O 和現(xiàn)場(chǎng)總線組件、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)化軟件、無(wú)控制柜解決方案以及工業(yè)圖像解決方案既可作為獨(dú)立的組件使用，也可將它們集成到一個(gè)完整的控制系統(tǒng)中，適用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立40家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及75個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
倍福于1997年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)區(qū)總部落戶(hù)于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工350人，辦事處遍及國(guó)內(nèi)30座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光伏太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電、鋰電池制造、電子制造、汽車(chē)制造、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、煙草機(jī)械、塑料加工、物流輸送、流程工業(yè)以及智能建筑等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)于2014年成為中國(guó)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍福基于PC的控制技術(shù)具有良好的開(kāi)放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將IT技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合在一起，為實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
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