直線電機(jī) 提升設(shè)備經(jīng)濟(jì)性"/>
四家德國(guó)企業(yè)進(jìn)行的密切合作表明，如今在德國(guó)也可以進(jìn)行有競(jìng)爭(zhēng)力的質(zhì)量?jī)?yōu)良的加工。Neu-Anspach市Schlapp-Moebel公司是桌、椅和床的制造廠家。該公司總經(jīng)理以專利形式為自己的技術(shù)做了保險(xiǎn)，此技術(shù)的根本原則是由鋸廠將原木板材(厚木板)鋸或切成與生產(chǎn)相關(guān)的長(zhǎng)方形木條時(shí)盡量減少下腳料。該公司和特種機(jī)器制造商Roehmig公司一起，共同研制了相應(yīng)的機(jī)器。
圖2 這種粗板材切割和配送設(shè)備表明，在狹小空間工作的搬運(yùn)軸、直線電動(dòng)機(jī)、數(shù)字圖像處理以及CNC加工軸能夠?qū)⒉牧舷臏p少50%
達(dá)姆施塔特市Soft Control公司是此項(xiàng)目的軟件編制和數(shù)字圖像識(shí)別的伙伴。作為第四個(gè)系統(tǒng)伙伴，SEW-Eurodrive公司則提供了合適的驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)。
機(jī)器自動(dòng)尋找最佳鋸口
四家合作公司共同研制出了一臺(tái)機(jī)器，這臺(tái)機(jī)器可以先把5.5m長(zhǎng)、0.7m寬和2~5cm厚堆放的厚木板用攝像系統(tǒng)將其上面和下面掃描進(jìn)去。圖像處理軟件把需要鋸切的長(zhǎng)木條板材放在沒有枝杈孔、沒有帶皮板和裂紋的好材料區(qū)，并為后面的CNC加工生成運(yùn)行訂單。板材向下給出后被推進(jìn)鋸切區(qū)，這樣就可以切成和鋸成一塊木板。與此同時(shí)，攝像系統(tǒng)又對(duì)下一塊木板進(jìn)行掃描。
鋸切區(qū)設(shè)有兩個(gè)進(jìn)料滑座。鋸掉板頭后，鋸切平臺(tái)向木板的進(jìn)給方向轉(zhuǎn)動(dòng)±15°，鋸片重新回轉(zhuǎn)到縱向。斜鋸對(duì)驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)要求特別高，因?yàn)楣┝匣仨毰c進(jìn)給軸同步，使鋸口干凈而且板直。若許多個(gè)小型長(zhǎng)木條相互并排適合用一塊大木板，則進(jìn)給必須在鋸后盡快返回，進(jìn)給軸也必須重新定向。SEW-Eurodrive公司提供的系統(tǒng)方案在變速器、電動(dòng)機(jī)、變頻器和機(jī)器控制裝置上是可以設(shè)定刻度的，對(duì)于在價(jià)格上特別敏感的輔助軸，采用沒有傳感器帶正齒輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的異步電動(dòng)機(jī)，如可以經(jīng)過(guò)分散的變頻器Movimot或者開關(guān)柜變頻器Movitrac進(jìn)行控制。對(duì)于節(jié)拍較快及動(dòng)態(tài)性能強(qiáng)的機(jī)器部件來(lái)說(shuō)，可以使用直線電動(dòng)機(jī)和行星齒輪變速器伺服電機(jī)，控制則可采用驅(qū)動(dòng)變頻器Movidrive或者模塊結(jié)構(gòu)帶有中間耦合能量交換的伺服系統(tǒng)Moviaxis進(jìn)行。這樣在實(shí)踐中，比如在采用Moviaxis時(shí)，當(dāng)雙軸橋門的提升軸需要有大的保持電流而運(yùn)行軸正在加速或者正在延遲時(shí)，則可以全部放棄制動(dòng)電阻。因此，當(dāng)制動(dòng)電阻是位于開關(guān)柜頂部時(shí)，也就沒有了因易燃的木質(zhì)灰塵造成的危險(xiǎn)。
圖1 在直線運(yùn)行軸上，旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動(dòng)裝置可以用直線電動(dòng)機(jī)取代。已經(jīng)改做直線電機(jī)的機(jī)器制造廠家報(bào)告說(shuō)，在總體設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)減少零件、采用模塊式機(jī)器組件以及縮短通過(guò)時(shí)間，總共可以節(jié)約成本達(dá)20%
采用配套的系統(tǒng)方案時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元是通過(guò)機(jī)器的控制裝置Movi-PLC進(jìn)行協(xié)調(diào)的。鋸切設(shè)備的CNC軸上采用的同步運(yùn)行技術(shù)包共可用于64個(gè)軸。Movi-PLC“Handling”應(yīng)用方案適合于最多四個(gè)內(nèi)置的坐標(biāo)軸，而且也可用于前置的Pick-&-Place軸。
借助圖像界面，機(jī)器操作員可以分析橋門運(yùn)動(dòng)學(xué)的支撐點(diǎn)，將其組裝成軌道。通過(guò)自動(dòng)磨光，節(jié)拍時(shí)間也得到了優(yōu)化，整體運(yùn)動(dòng)將變得和諧而且節(jié)約了材料。通過(guò)卸料或接收(斷點(diǎn))部位的等待位置和可變的移交(Override)速度，操作單元可以和前置的或后置的材料流達(dá)到同步。
直線電機(jī)簡(jiǎn)化整體結(jié)構(gòu)
原先對(duì)木板的進(jìn)給軸和圓盤鋸的上料軸計(jì)劃采用旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。在第一次推薦SEW-Eurodrive公司帶有安裝冷卻橋的SL2電動(dòng)機(jī)Advance之后，很快就清楚地認(rèn)識(shí)到，這種電機(jī)可以和普通減速馬達(dá)一樣簡(jiǎn)單地進(jìn)行安裝。采用旋轉(zhuǎn)式方案時(shí)，需要有適配器、耦合器、轉(zhuǎn)矩支架或者各種不同的其他小器件。而SL2 Advance電動(dòng)機(jī)可以簡(jiǎn)單地用螺釘把磁板安裝在型鋼導(dǎo)軌上，并用符合DIN 654-1的標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)車把電動(dòng)機(jī)推上去即可。已經(jīng)轉(zhuǎn)產(chǎn)直線電動(dòng)機(jī)的其它廠家報(bào)告說(shuō)，總體結(jié)構(gòu)通過(guò)減少零件數(shù)目、采用模塊式機(jī)器組件以及縮短通過(guò)時(shí)間，可以節(jié)約成本達(dá)20%。
CNC軸的進(jìn)給和上料滑座裝備上SL2直線電動(dòng)機(jī)的其他原因還有不需要額外的輔助裝置，比如在該線段上安裝第二個(gè)傳感器，即可達(dá)到高動(dòng)態(tài)性能和高精度。進(jìn)給時(shí)，木板對(duì)鋸的壓力高達(dá)4 000 N，而且能夠以很高的動(dòng)態(tài)性能將木板撤回。在加速能力、運(yùn)行功率、剛性、定位精度以及動(dòng)態(tài)性能等方面，進(jìn)給軸對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置提出的要求往往極高。
后續(xù)加工的功率從根本上取決于下一次鋸切開始的等待時(shí)間。材料的運(yùn)輸是一項(xiàng)必要的功能，但并不是創(chuàng)造價(jià)值的工序。假如在進(jìn)給時(shí)發(fā)生意外的運(yùn)行阻塞或者卡殼，直線電動(dòng)機(jī)可以立即切斷，并在故障排除之后馬上處于重新運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài)。主軸的軸或齒輪皮帶則往往由于主軸卡死或者齒輪皮帶的脹伸或跳帶而發(fā)生令人不愉快的停車。
圖3 直線電動(dòng)機(jī)可以像普通減速馬達(dá)一樣進(jìn)行安裝。而在采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)方案時(shí)，則需要有適配器、耦合器、轉(zhuǎn)矩支架或者各種不同的其他小器件
虛擬的控制傳感器負(fù)責(zé)加工軸與進(jìn)給軸的同步性，所有驅(qū)動(dòng)裝置都是耦合在控制傳感器上的。在Movi-PLC的基礎(chǔ)上，控制傳感器是技術(shù)包的組成部分，它和物理驅(qū)動(dòng)裝置一樣是可以簡(jiǎn)單定位的。高一級(jí)的設(shè)備控制裝置只是向模塊控制裝置Movi-PLC發(fā)送運(yùn)行數(shù)組。這里使用的是直線Hiperface絕對(duì)值傳感器。這種傳感器適合于6m/s以下的運(yùn)行速度和40m的運(yùn)行長(zhǎng)度，適合于較大的安裝公差，安裝公差可達(dá)±0.8mm。所有軸在接通后可全都立即處于準(zhǔn)備完畢可以運(yùn)行的狀態(tài)。第四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置將加工平臺(tái)連同進(jìn)給軸和圓盤鋸回轉(zhuǎn)到下一次鋸切的合適角度。為了達(dá)到最佳的節(jié)拍時(shí)間，這里使用了一臺(tái)高動(dòng)態(tài)性能的同步伺服電機(jī)CMP63。在鋸切下料期間，進(jìn)行對(duì)下一塊木板的掃描。這道工序由一臺(tái)平面變速馬達(dá)負(fù)責(zé)。所有電動(dòng)機(jī)都采用Movidrive變頻器進(jìn)行控制，這些變頻器經(jīng)系統(tǒng)總線與模塊控制裝置Movi-PLC連接在一起。
圖3 直線電動(dòng)機(jī)可以像普通減速馬達(dá)一樣進(jìn)行安裝。而在采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)方案時(shí)，則需要有適配器、耦合器、轉(zhuǎn)矩支架或者各種不同的其他小器件
應(yīng)用專家提供項(xiàng)目支持
在整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中，從第一次詢價(jià)到最終用戶驗(yàn)收，幫助特別大的是本地區(qū)的一家技術(shù)咨詢伙伴提供的支持。他在計(jì)算驅(qū)動(dòng)裝置和選擇各種組件時(shí)提供了支持，對(duì)直線電動(dòng)機(jī)組件的安裝進(jìn)行了培訓(xùn)，對(duì)變頻器和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了調(diào)試和試運(yùn)行，在各軸的優(yōu)化方面提供了幫助，編制了模塊控制裝置的SPS程序，并在控制層面上對(duì)SPS的接口連接提供了咨詢，而且在關(guān)鍵時(shí)刻也能迅速趕到了現(xiàn)場(chǎng)。
