应用案例 | 基于 PC 的控制技术助力优化电动机制造过程中的浸渍系统

定子/转子槽中浸渍树脂的填充程度越高，电机绕组的散热性和机械稳定性便会越好，进而全面提升电力驱动系统的性能。因此，为了开发出高性能的浸渍系统，系统供应商必须在材料制备、树脂点胶以及固化工艺方面拥有深厚的专业知识。自上世纪七十年代，bdtronic 公司起就深耕点胶与浸渍系统的研发和生产，目前在全球拥有八个服务和销售分支机构。公司汇聚的 580 多名员工全身心投入到电子工业、电动汽车电池制造以及自动驾驶传感器技术领域使用的设备与系统的研发与生产中。这些先进的工艺解决方案可广泛应用于单组分和双组分点胶、等离子体预处理、热铆接以及电驱动浸渍。“几乎所有全球领先的原始设备制造商都信赖并采用 bdtronic 的浸渍技术生产电机。”bdtronic 渠道销售与市场总监 Markus Rieger 自豪地说道。

倍福 XTS 磁驱柔性输送系统应用于电子外壳热铆接的生产单元。

在浸渍过程中，电机定子/转子被浸入一个装有树脂的容器中，直至树脂填满所有空隙。随后，还需经过一道复杂的工序，去除电机叠片中多余的树脂。“这种方法不仅成本高昂，而且从材料消耗、环保和操作人员个人防护角度来看，都显现出不可持续性问题。”bdtronic 公司 DACH 地区销售经理 Florian Schütz 解释道。

相比之下，滴流工艺是浸渍技术中一种更为高效的方式：系统能够在预设定的位置精确无误地按照既定的量涂抹浸渍材料。树脂在定子外壳和绕组之间流动，并依据规定的工艺条件进行固化。“我们开发并优化了滴流工艺，旨在将其打造为一种既可持续又具成本效益的解决方案，以替代传统的浸渍工艺。”bdtronic 公司总经理 Andreas Olkus 强调道。

可为客户应用带来哪些优势？bdtronic 设有自己的技术中心，专注于研发适用于大规模生产的工艺。该中心确定的各项参数将转用于大规模生产流程中，以确保制造的系统满足生产需求。

在整个加工过程的初始阶段，机器人精准拾取三个定子/转子，并将它们固定在工具架上。然后，这些工具架通过传输链被引导穿过约 13 米长的系统。首先将定子/转子预热至约 100 °C，随后，将预热完成后的定子/转子送入一个由约 50 个伺服控制的滴流工站进行滴注作业。然后再进入温度高达 180 °C 的凝胶与固化区以及最后的冷却区。在系统的末端，另一个机器人将定子/转子取出，为下一道工序做好准备。

为了确保所有凹槽都完全填满，避免树脂滴落造成浪费，定子/转子在穿过系统时必须保持连续旋转。仅从链条上密集分布的点胶泵与旋转工具架的数量，即可窥见采用倍福 TwinCAT 3 软件所编排的运动序列之高度复杂性。其中一个挑战性的因素是，链条在不同温区下膨胀程度会不断变化。点胶针头与旋转定子/转子的定位精度高达 ±0.1 mm。此外，浸渍工站的伺服泵必须与运动控制同步。甚至对定子/转子的旋转也要精确控制，以确保其能够紧跟输送链的曲线轨迹，维持恒定的旋转速度。“我们在软件和运动曲线的优化上投入了大量的时间和精力，以实现与链条相关的定位控制以及部件旋转的完美同步。”软件和电气设计主管 Karsten Bauer 强调道。

为了进一步减少浸渍系统所需的布线工作量，bdtronic 未来将继续使用 EtherCAT 端子盒实现分布式设计，这一设计与点胶技术业务部当前的系统架构相类似。

“精确的温度和点胶量是影响点胶和滴注工艺质量的关键因素。”点胶系统产品经理 Antonia Anetzberger 强调道。bdtronic 高度重视工艺链的全面追溯，致力于提供工艺稳定性和可靠性，这样，用户便能够随时掌握每个定子/转子在系统中的当前位置及其所处的浸渍条件。此外，每个定子/转子在浸渍前后都要进行精确称重，以准确记录树脂的吸收量，以进一步确保产品达到质量标准。

客户可以灵活使用各种接口轻松访问这些生产数据，也可以将数据库直接连接到自己的质量管理系统。

现场专家（从左到右）：Antonia Anetzberger（bdtronic 点胶系统产品经理）、Jörg Rottkord（倍福汽车行业经理）、Markus Rieger（渠道销售和市场总监）、Karsten Bauer（软件和电气设计主管）、Andreas Olkus（技术部总经理，均来自 bdtronic）、Mirko Ammersbach（倍福马克海登费尔德销售办事处负责人）、Florian Schütz（DACH 区域销售经理）和 André Hellinger（全球研发主管，均来自 bdtronic）。

机械制造商 bdtronic 在其各个系统中广泛采用了倍福的全系列组件，并根据性能需求对控制硬件精心进行了扩展。CX2033 嵌入式控制器，C6930 控制柜工业 PC 和 C6040 超紧凑型工业 PC 等组件被无缝集成到点胶、等离子、热铆接和浸渍系统中。为了最大限度地减少系统的占地面积，bdtronic 使用了大量 EtherCAT 端子盒和 EtherCAT 端子模块。“目前，系统布线工作仍然需要占用相对较大的空间，并且需要耗费较长的时间。”Andreas Olkus 说道。倍福通过可插拔式 MX-System 无控制柜系解决方案以及 AMP8000 分布式伺服驱动器系统、AMI8100 驱控一体伺服电机和 EP 系列 EtherCAT 端子盒，全面支持灵活高效的分布式布局。

同样引人注目的还有用于实现前沿设备方案的 XPlanar 平面磁悬浮输送系统以及倍福的机器视觉解决方案和 ATRO 模块化机器人。“我们可以在需要时轻松地将这些组件集成到我们的控制生态系统中，并根据我们的实际需求精确配备性能最为匹配的工业 PC。”Karsten Bauer 在强调基于 PC 的控制技术的优势时说道。