圖1 目前在汽車或包裝行業(yè)中經(jīng)常使用的線性生產(chǎn)線在未來(lái)的工廠中將不復(fù)存在，取而代之的將是更加靈活、可移動(dòng)和模塊化的生產(chǎn)方式
在20世紀(jì)初亨利·福特將流水線生產(chǎn)引入到了汽車制造業(yè)，他的分工和標(biāo)準(zhǔn)化理念不僅徹底改變了汽車制造業(yè)，也重新定義了整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)模式，這種新的生產(chǎn)方式很快就進(jìn)入了其他的行業(yè)，并迅速成為成功的典范。無(wú)論是今天或是百年以后，裝配線生產(chǎn)都將被認(rèn)為是工業(yè)進(jìn)步，自動(dòng)化，優(yōu)化和高效的代名詞，即使標(biāo)準(zhǔn)化的大規(guī)模生產(chǎn)在許多地方的工廠中仍然占據(jù)著主導(dǎo)地位，裝配線也早就開始逐漸被淘汰，這個(gè)曾經(jīng)的成功案例，在未來(lái)工廠的靈活和智能化的生產(chǎn)中已確定不再占有一席之地。我們現(xiàn)在所熟知的按照相同生產(chǎn)順序和生產(chǎn)步驟來(lái)工作的生產(chǎn)線將在未來(lái)的智能工廠中不再存在。
從標(biāo)準(zhǔn)化到定制化
利用裝配傳送帶進(jìn)行批量生產(chǎn)的剛性生產(chǎn)線將被擁有靈活性、適應(yīng)性和獨(dú)立性的生產(chǎn)模式取代。我們將會(huì)看到一種可變、模塊化且能夠自我優(yōu)化的生產(chǎn)模式。納博特斯克精密機(jī)器歐洲有限公司的行業(yè)銷售總監(jiān)Daniel Obladen說(shuō)：“未來(lái)的智能工廠能夠自行組織生產(chǎn), 預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)過(guò)程將不再存在，取而代之是能夠在生產(chǎn)車間移動(dòng)的機(jī)械手臂，無(wú)人運(yùn)輸系統(tǒng)和工件，它們將根據(jù)需要自行移動(dòng)到需要加工的位置上。”雖然每個(gè)部件都在此獨(dú)立工作，但并非沒(méi)有系統(tǒng)操控，因?yàn)樗胁考嗷リP(guān)聯(lián)，并且知道哪個(gè)工件需要進(jìn)入哪個(gè)工序，哪個(gè)加工位置正好空出來(lái)以及如何調(diào)整好這些工作過(guò)程。這樣一來(lái)就不會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)停滯的情況。這項(xiàng)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)因素主要是生產(chǎn)數(shù)字化以及生產(chǎn)定制化、多樣化和批量化的發(fā)展趨勢(shì)的述求。
工業(yè)4.0智能工廠需要最大的靈活性，這也就意味著機(jī)械手臂和外部設(shè)備需要最大的靈活度。技術(shù)發(fā)展正在突飛猛進(jìn)，盡管機(jī)械手臂在通常情況下還只是固定在原地，并按照所編程序完成重復(fù)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，但下一代的機(jī)械手臂已經(jīng)被應(yīng)用于起始孔。Daniel Obladen強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“未來(lái)的機(jī)器人是可移動(dòng)的。它無(wú)需軌道或預(yù)設(shè)路徑，便可自主定位導(dǎo)航， 在車間里自由移動(dòng)。”這些自主移動(dòng)機(jī)械手臂不僅能夠在熟悉的環(huán)境中找到路徑，也可以在未知環(huán)境中進(jìn)行自主定位。
圖2 RF-P系列是專為在空間有限卻需要快速生產(chǎn)周期和高速輸出的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的
Obladen明確了解這些趨勢(shì)，因?yàn)榧{博特斯克的市場(chǎng)份額高達(dá)六成，是無(wú)可爭(zhēng)議的全球齒輪市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。許多類型的齒輪都是針對(duì)機(jī)械手臂領(lǐng)域的需求進(jìn)行的優(yōu)化。這些齒輪具有極其小巧輕便，強(qiáng)勁有力，速度極快以及非常靈活等特點(diǎn)。納博特斯克的一個(gè)特殊優(yōu)勢(shì)是定制服務(wù)，即與客戶一起開發(fā)能夠完全滿足用戶需求的定制化傳動(dòng)解決方案。
近年來(lái)，納博特斯克日本母公司的歐洲子公司，已經(jīng)從簡(jiǎn)單的齒輪供應(yīng)商發(fā)展成為能夠提供完整驅(qū)動(dòng)解決方案的系統(tǒng)供應(yīng)商。位于杜塞爾多夫的公司總部團(tuán)隊(duì)在電氣和控制技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域的涉獵范圍不斷擴(kuò)大。一直以來(lái)，這些精確可靠的偏心齒輪不僅用于機(jī)械手臂的“關(guān)節(jié)”中， 還被用于外部設(shè)備和其他的行業(yè)解決方案。目前博納特斯克正在研發(fā)一種機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)，這是一個(gè)帶有麥克納姆輪的傳動(dòng)裝置，該系統(tǒng)將提供未來(lái)生產(chǎn)所需的移動(dòng)性。
圖3 帶有麥克納姆輪的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由于其特殊的設(shè)計(jì)，麥克納姆輪無(wú)需設(shè)定轉(zhuǎn)彎直徑便可以向各個(gè)方向自由移動(dòng)，它適用于工廠的移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景
與傳統(tǒng)輪子不同，麥克納姆輪的輪輞上安裝有許多可旋轉(zhuǎn)的桶型滾子，這些滾子通常與整個(gè)輪子的中軸成45°。這種特殊設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)全向移動(dòng)，無(wú)論是原地旋轉(zhuǎn)，以任意半徑的弧線移動(dòng)，還是在狹窄空間內(nèi)靈活穿梭。麥克納姆輪可以讓無(wú)人駕駛的運(yùn)輸車、輸送車以及移動(dòng)機(jī)械手臂像氣墊船一樣向各個(gè)方向自由移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，完全無(wú)需設(shè)定軌道和轉(zhuǎn)彎直徑，特別是在狹窄的空間里，麥克拉姆輪擁有很大的優(yōu)勢(shì)。Daniel Obladen說(shuō)：“我們?cè)谟糜谏a(chǎn)機(jī)械手臂軸承的精密齒輪方面很有實(shí)力，目前正在利用我們的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行研發(fā)。對(duì)我們來(lái)說(shuō)滿足客戶的高質(zhì)量要求，并通過(guò)持續(xù)研發(fā)能夠?yàn)榭蛻籼峁┤碌慕鉀Q方案。”
在狹窄空間中高速移動(dòng)的傳動(dòng)齒輪
納博特斯克的全集成分散式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中安裝了齒輪單元中的所有必要組件，這為用戶在設(shè)計(jì)FTS解決方案時(shí)提供了最大的自由度。由于使用了擺線齒輪，這個(gè)緊湊且極其堅(jiān)固的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將完全無(wú)需維護(hù)。Obladen解釋說(shuō)：“我們的齒輪運(yùn)動(dòng)不僅精確，還具有對(duì)FTS齒輪傳動(dòng)裝置至關(guān)重要的特性。”納博特斯克的齒輪極其堅(jiān)固和可靠，以其耐用性著稱，它們的緊湊型設(shè)計(jì)和能夠吸收徑向力和軸向力的主軸使其成為了制作麥克拉姆輪的不二之選。納博特斯克在其新的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用了一種特殊的齒輪，這種齒輪是由RF-P實(shí)心軸安裝套件的優(yōu)化而來(lái)。RF-P系列是專為在空間有限卻需要較短生產(chǎn)周期以及高速輸出的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此緊湊型RF-P安裝套件非常適合用于FTS齒輪驅(qū)動(dòng)。
圖4 麥克納姆輪讓無(wú)人駕駛的運(yùn)輸系統(tǒng)（FTS）獲得了前所未有的移動(dòng)性
能夠全向移動(dòng)的運(yùn)輸車和機(jī)械手臂
雖然大多數(shù)行業(yè)仍然按照傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式運(yùn)作，但是未來(lái)的生產(chǎn)模式其實(shí)早已啟動(dòng)。納博特斯克憑借其帶有麥克納姆輪的全向傳動(dòng)系統(tǒng)能夠?yàn)樾乱淮苿?dòng)機(jī)械手臂和未來(lái)靈活的模塊化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。
