无控制柜设计，成就更优绕线工艺

在工业领域中，线圈绕制是一项年需求量达数十亿次的基础工序，因此，快速、精准且可靠的加工流程至关重要。然而，成本效益要求的不断提升以及新的制造结构，给设备制造商带来了巨大的挑战。在此背景下，倍福 MX-System 为 Aumann 开辟了全新的可能性，首台用于电机生产的无控制柜设备便是最好的证明。

无论是变压器、电机还是电磁阀，在绕制线圈方面，无人能及 Aumann。这家德国设备制造商近 90 年来始终专注生产绕制类专用设备，服务于汽车、电气、移动通信、IT 及医疗技术等行业领域。该公司的产品范围几乎涵盖所有主流绕线技术 — 而且还不止于此。“随着时间的推移，我们逐步增加了预装配、接触连接、测试、粘合和接合等周边配套工序。”Aumann Espelkamp 绕线技术技术经理 Jürgen Hagedorn 解释道，“在我们的一些系统中，绕线工艺如今仅占 20% 到 30%。”据该公司介绍，它是全球唯一一家覆盖从漆包线涂覆、绕线到产品最终组装整个价值链的供应商，并且同时提供相应的自动化技术。

随着对绕制线圈的要求不断提高，对生产技术的需求自然也随之增长：绕线必须精确、可重复且可靠，同时还要极其快速，并且完美适配所生产的产品。这正是 Espelkamp 工厂的用武之地。Aumann Espelkamp GmbH 正是 Aumann AG 集团旗下专注于此类高端绕组解决方案的企业，其业务主要面向电动汽车电机领域。

为用户赋予更高灵活性

日益明显的一点是，除了生产率之外，终端用户越来越关注灵活性。这反过来又对设备的基础配置产生重大影响，例如，在电动汽车转子所需的正交排线针式绕线工艺场景中。“这种绕组的工艺要求极高。”Aumann Espelkamp 公司机械设计与绕组技术主管 Christian Gerkensmeier 解释道，“线材必须分层完美排布。”正因如此，该制造商采用了伺服电机与机械曲柄驱动装置的特殊组合，以此实现正弦式针杆行程 — 到目前为止，这类配置主要应用于大型设备中，这类设备最多可同时水平绕制 8 个组件。

“然而，运动部件的质量相当大，这会限制设备的运行速度。”Christian Gerkensmeier 指出， 通过在新型 A-NWS/V 设备上将绕线工序调整为垂直布局，我们显著降低了运动质量。”由于该设备每次仅同时绕制 2 至 3 个线圈，整体尺寸也大幅缩减。“这种全新工艺能在大幅提升绕线速度的同时，实现更高的加工精度。”Jürgen Hagedorn 强调道。A-NWS/V 的产能从原先的每分钟绕线 60 匝提升为每分钟超过 250 匝。

Aumann 采用了一套前沿方案：不再使用专为固定工件数量设计的大型一体式系统，而是让用户将多个紧凑型绕线单元并排布置。这些单元通过龙门架连接，总体占地面积不超过一台卧式多工位绕线系统，同时可根据实际需求灵活调整绕线单元数量以及整套系统的尺寸。这也对电子和电气设计提出了特殊要求，因为传统控制柜，无论是直接安装在设备上还是布置在设备周边，都会严重限制模块化设计的自由度。因此，Aumann 明确意识到，必须采用一套真正颠覆性的全新解决方案。

行业范式革新

“多年来，倍福一直是我们自动化领域的首选合作伙伴。”Christian Gerkensmeier 表示。 在与倍福紧密协作研发新设备的过程中，双方很快聚焦到 MX-System 及其背后无控制柜自动化技术的深层潜力，这直接开启了自动化技术领域的一场范式革新。用户只需从丰富的模块化产品线中，为自身应用场景挑选合适的功能模块，将其插接到标准化底板上并拧紧固定，无需额外操作，就能以 IP67 高防护等级的分布式架构，完整实现一台设备所需的全部自动化与开关控制功能。所有模块均可通过标准化接口接入 EtherCAT 网络并完成供电。

“Aumann 是首批深度探索 MX-System 的倍福客户之一，早在该系统的核心潜力刚显现时，双方就启动了相关合作。”MX-System 产品经理 Marvin Düsterhus 指出。 Aumann 解决方案的核心是搭载第11代 Intel^® Core™ i5 处理器并配备 16 GB 内存的 MC6030 工业 PC 模块。集成主开关、熔断保护与供电功能的 MS1132 系统模块可提供三相 400/480 V AC，全系统最大支持 32 A 电流。方案还搭配了驱动控制、EtherCAT 通信连接等各类功能模块。由于 MX-System 结构极为紧凑，因此可以轻松集成到新设备的下部结构中。除 MX-System 通信接口模块 MO6224 外，设备内部组网全部采用 EP 系列 EtherCAT 分布式端子盒，不仅彻底省去了传统控制柜，连常规场景下必需的接线盒也不再需要，整体布线工作量也显著减少。

双赢优势

“在当下的行业环境中，仅聚焦效率与性能已经远远不够。”Christian Gerkensmeier 表示， “我们必须将成本因素放在越来越重要的考量位置。”此前 Aumann Espelkamp 已将控制柜设计业务外包，而 MX-System 直接帮其实现了多重收益。整套传统控制柜的相关成本被完全消除，设备制造商可直接将这部分成本让利给客户，同时还将这部分核心价值创造环节重新收回企业内部，更能大幅缩短产品上市周期。MX-System 的模块化、可插拔设计不仅加快了现场装配速度，也让前期工程设计环节的效率得到显著提升。

“设备占地需求、部署工作量、综合成本与交付周期都得到了显著缩减。 我们所需的专业技术人员数量也同步降低，不再依赖外部服务商，整体收益十分可观。”同时，Christian Gerkensmeier 特意强调：“客户依然拥有自主选择权，可按需订购带传统控制柜或不带控制柜的机型。”但这位 Aumann 笃定更受市场欢迎的选项会是后者：“我坚信未来绝大多数客户都会优先选择搭载 MX-System 的机型。”归根结底，无控制柜自动化能为设备制造商和终端用户双方都带来核心优势。

熟悉环境中的自动化

对供需双方而言，另一项核心优势在于：除了外形尺寸之外，整套自动化体系的使用逻辑完全保持一致。“我们团队在倍福技术上积累了深厚的使用经验。”Jürgen Hagedorn 解释道，“工程设计、PLC 编程、驱动控制环节依然可以在 TwinCAT 环境中按原有习惯开展，参数配置和编程逻辑和其它倍福产品几乎没有差异，这对我们来说是极其宝贵的优势。从纯技术角度来看，切换到 MX-System 完全不存在陡峭的学习门槛。”因此，该解决方案能够无缝适配设备其余部分的自动化与驱动技术。

AM8000 系列伺服电机可驱动排线系统和转子支架的所有轴，直接与 MX-System 的 MD8xxx 伺服驱动器相连。上述倍福 EP 系列 EtherCAT 端子盒，是设备内部实现通信、连接传感器与执行器的核心枢纽。当然，‌人机操作界面‌也在这套系统中发挥着重要作用。“Aumann 长期以来一直在使用倍福的控制面板。”倍福销售部门的 Robin Bertling 表示，“但针对 A-NWS/V 型绕线机，这款采用 CP3916 多点触控控制面板的 HMI 进行了重新设计：既保留了一贯的人体工学设计与易用性，又采用了贴合 Aumann 品牌风格的定制化外观方案。”这家设备制造商还在多个其它场景对这套自动化技术进行了验证测试，完成了迭代优化与升级改造，比如采用 TwinSAFE 集成式安全解决方案，或是使用预装配的标准化电缆。

多个标杆项目持续推进中

Aumann 目前正计划依托 MX-System 落地更多解决方案。“我们正朝着量产方向推进。”Jürgen Hagedorn 表示，“这款立式针绕机已经验证了我们的技术路线是正确的。后续我们不仅会将模块化设计系统性应用到新一代机型中，还会在项目初期就将 MX-System 纳入整体方案考量。”Aumann 还在定制专用设备领域看到了无控制柜自动化的广阔机遇。“部分客户项目本身就全程采用倍福技术规划，非常适合成为我们下一个标杆项目。”Christian Gerkensmeier 展望道。比如我们正在规划一条搭载 MX-System 的全自动化产线。“如果我们能以这种方式落地整套系统而非单一工序，就能更直观地向终端用户证明，传统控制柜已经可以成为过去式了！”