比利時(shí)設(shè)備制造商 CNC Solutions 與 Calvet 公司通過(guò)創(chuàng)新設(shè)備方案，實(shí)現(xiàn)了鋁合金門窗加工從人工到自動(dòng)化的轉(zhuǎn)型。其中，倍福 AA3000 電動(dòng)缸配合高性能驅(qū)動(dòng)技術(shù)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，為窗框壓合工序提供了至關(guān)重要的精密控制能力。
總部位于澤利克的機(jī)床制造商 Calvet 公司致力于通過(guò)新型機(jī)床實(shí)現(xiàn)門窗加工全流程的深度自動(dòng)化。“我與同樣在定制化系統(tǒng)領(lǐng)域深耕多年的機(jī)床制造商 CNC Solutions 及倍福專家團(tuán)隊(duì)攜手，共同推動(dòng)這一精密方案成功落地。”Calvet 的總經(jīng)理 Stefan Nees 解釋道。“我們很榮幸能夠貢獻(xiàn)在 CNC 加工和機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)專長(zhǎng)。”總部位于比利時(shí)梅嫩的 CNC Solutions 公司總經(jīng)理 Lander Debruyne 補(bǔ)充道。
01門窗制造質(zhì)量與產(chǎn)能雙升級(jí)
傳統(tǒng)型鋁合金門窗型材連接依賴組角機(jī)，前期仍需多道人工工序，生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)需要嚴(yán)格把控才能確保門窗框架的最終品質(zhì)。“我們已經(jīng)將裝配、涂膠、壓合、檢測(cè)和拋光等工序整合到中央工作站以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。”Stefan Nees 強(qiáng)調(diào)。
未來(lái)，操作人員只需將窗框型材放置在搬運(yùn)裝置上。傳感器隨即校驗(yàn)部件插入及裝配的正確性與匹配度。檢驗(yàn)通過(guò)后，型材就會(huì)被定位并通過(guò)支架固定，再施加所需的力完成壓合。“這一自動(dòng)化工藝使我們能夠在質(zhì)量層面提高標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)質(zhì)性地提升門窗加工效率。”
02三個(gè)電動(dòng)缸組成一個(gè)夾爪
除了質(zhì)量和生產(chǎn)效率外，設(shè)備靈活性也是核心設(shè)計(jì)要素。面對(duì)多樣化的型材規(guī)格、壓合位置及粘接工藝，兩臺(tái)六軸機(jī)器人構(gòu)成了系統(tǒng)核心。機(jī)器人會(huì)根據(jù)所生產(chǎn)的窗戶尺寸范圍（ 300 毫米到 4500 毫米），自動(dòng)定位并抓取對(duì)應(yīng)工序所需的工具。“這個(gè)工藝的創(chuàng)新突破在于組角工藝專用夾爪。”Lander Debruyne 熱切地說(shuō)道。該夾爪由三臺(tái)配備絲杠傳動(dòng)的 AA3000 系列電動(dòng)缸構(gòu)成基礎(chǔ)架構(gòu)“通過(guò)實(shí)時(shí)評(píng)估驅(qū)動(dòng)電流和扭矩，設(shè)備能夠感知壓合力并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。”Stefan Nees 解釋道。
CNC Solutions 選擇使用倍福基于 PC 的控制技術(shù)及其它組件并非巧合。Lander Debruyne 解釋道：“大約兩年前，我們改用倍福平臺(tái)及 CX2043 嵌入式控制器作為標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)，因?yàn)楸藭r(shí)供應(yīng)商持續(xù)存在供貨問(wèn)題。”CNC Solutions 還標(biāo)準(zhǔn)化地使用史陶比爾機(jī)器人，這些機(jī)器人可以通過(guò) EtherCAT 和 uniVAL 驅(qū)動(dòng)進(jìn)行集成和高效控制。“控制技術(shù)的更換并非一蹴而就。”Lander Debruyne 表示，“但在應(yīng)用工程師 Maarten Knevels 的支持下，我們身邊始終有一位真正的專家隨時(shí)待命。”目前已有七臺(tái)配備基于 PC 的控制技術(shù)的設(shè)備被客戶投入使用。“在過(guò)渡階段，我們的應(yīng)用工程師會(huì)全程提供支持，全力確保設(shè)備能夠順利啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)還會(huì)協(xié)助現(xiàn)有客戶引入并實(shí)施新技術(shù)。”倍福比利時(shí)分公司客戶經(jīng)理 Cédric Sabbe 補(bǔ)充道。
除了機(jī)器人之外，還通過(guò) TwinCAT 3 和 AX8000 多軸伺服系統(tǒng)控制 15 個(gè) CNC 軸（AM8000伺服電機(jī) 和 AA3000 電動(dòng)缸）。Calvet 和 CNC Solutions 還使用了 EtherCAT 端子模塊以及眾多防護(hù)等級(jí)高達(dá) IP67 的 EtherCAT 端子盒讀取信號(hào)并控制直接安裝在移動(dòng)部件上的執(zhí)行器。Cédric Sabbe 指出：“緊湊型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合伺服電機(jī)的單電纜連接技術(shù)，在節(jié)省空間的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)快速安裝。”
機(jī)器人、CNC 與運(yùn)動(dòng)控制的靈活組合
“該項(xiàng)目的主要挑戰(zhàn)在于確保完美協(xié)調(diào)每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)。”Stefan Nees 說(shuō)道。這正是 TwinCAT 3 NC PTP、NC I 和 CNC 大顯身手的地方，它們負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有軸的高要求協(xié)調(diào)控制。操作人員通過(guò) CP2918 控制面板接收訂單設(shè)置指令，并可利用它實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。訂單數(shù)據(jù)通過(guò)窗框型材上的條形碼從中央訂單管理系統(tǒng)加載到系統(tǒng)中。Calvet 公司通過(guò) TwinCAT 3 Serial Communication（TF6340）和 TwinCAT 3 Database Server（TF6420）實(shí)現(xiàn)了條形碼掃描器與 IT 系統(tǒng)的高效連接。“為最大限度地簡(jiǎn)化操作，設(shè)備僅設(shè)兩個(gè)按鈕供操作人員切換工序步驟。”Stefan Nees 解釋道。其操作簡(jiǎn)便性已達(dá)到極致。
首套系統(tǒng)已在布魯塞爾的一家門窗制造商完成部署，目前正接受現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。“這些現(xiàn)場(chǎng)反饋將幫助我們將原型機(jī)升級(jí)為高性能標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器。”Stefan Nees 總結(jié)道。
關(guān)于德國(guó)倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動(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、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和 TwinCAT 自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開(kāi)放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過(guò) 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個(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)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 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)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽(yáng)能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機(jī)械、物流輸送以及樓宇自動(dòng)化等眾多領(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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