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　　在服務(wù)年限已經(jīng)超過30年的老舊設(shè)備上進(jìn)行合理化改造也可能是值得的.一款1975年出廠的圓磨磨床加裝了一個(gè)自動(dòng)化操作站,現(xiàn)在設(shè)備已經(jīng)可以自動(dòng)工作將近3h.機(jī)器人除了服務(wù)于裝載和卸載作業(yè)之外,還可用于內(nèi)置的測(cè)量系統(tǒng).

　　Unirobot是一種模塊化的機(jī)床自動(dòng)化系統(tǒng)。機(jī)器人對(duì)外圓磨床進(jìn)行裝載和卸載

　　在服務(wù)年限已經(jīng)超過30年的老舊設(shè)備上進(jìn)行合理化改造也可能是值得的。一款1975年出廠的圓磨磨床加裝了一個(gè)自動(dòng)化操作站，現(xiàn)在設(shè)備已經(jīng)可以自動(dòng)工作將近3h。機(jī)器人除了服務(wù)于裝載和卸載作業(yè)之外，還可用于內(nèi)置的測(cè)量系統(tǒng)。

　　設(shè)備通過采用機(jī)器人進(jìn)行裝載和卸載作業(yè)，被視為是一種有效的合理化改造手段。但是，對(duì)一種于1975年出品的機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化改造是否值得？私營(yíng)企業(yè)Lerchenmüller Systeme公司敢于進(jìn)行這樣的嘗試并在FMB公司訂購(gòu)了一臺(tái)配備完善的自動(dòng)化工作站設(shè)備。該設(shè)備將被用于Lidk?ping 4B型外圓磨床上。合理化改造的效果令人折服，這是因?yàn)樵撈髽I(yè)在此期間還為其新型的Mikrosa Kronos L660機(jī)床設(shè)備配備了一個(gè)Unirobot自動(dòng)化工作站，從而達(dá)到無人操作、三班作業(yè)的滿負(fù)荷作業(yè)，由此可以明顯加速對(duì)設(shè)備的大約700000歐元的投資回收。

　　圖1 Lerchenmüller Systeme公司Bernbeuren工廠關(guān)注于無心式磨削、連貫性磨削、平磨和圓磨

　　擁有大量生產(chǎn)設(shè)備的Lerchenmüller Systeme家族公司關(guān)注于對(duì)100mm以下直徑和660mm以下長(zhǎng)度的無中心式的磨削和連貫性的磨削作業(yè)（4m長(zhǎng)度以下）以及平磨和圓磨。除了金屬工件之外，也可以精加工塑料、鈦和玻璃工件。用戶來自各個(gè)行業(yè)，其年銷售量可以達(dá)到大約500萬(wàn)件（圖1）。

　　機(jī)器人延長(zhǎng)機(jī)床設(shè)備有效運(yùn)行時(shí)間

　　用戶期待Lerchenmüller公司能夠達(dá)到良好的問題解決質(zhì)量、很高的靈活性、嚴(yán)格的供貨期限、精細(xì)穩(wěn)定的制造質(zhì)量和較低的單件制造成本。因此，公司業(yè)務(wù)必須注重自身制造流程和成本結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化。　

　　圖2 穩(wěn)定存取8~10個(gè)偏心軸的工件存取托盤是兩個(gè)Unirobot自動(dòng)化工作站的顯著特征

　　深受人們喜愛的技術(shù)解決途徑便是機(jī)床配備機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。機(jī)器人設(shè)有一個(gè)可儲(chǔ)存毛坯件和成品的儲(chǔ)庫(kù)，可以顯著提高機(jī)床設(shè)備的有效運(yùn)行時(shí)間。成功的自動(dòng)化方案應(yīng)該對(duì)成本核算帶來積極的影響。在正常的經(jīng)濟(jì)條件下，具有競(jìng)爭(zhēng)力的工件成本可以吸引用戶的訂單。

　　在新型機(jī)床設(shè)備上使用工件搬運(yùn)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)屬于正常事情，而且所有的供應(yīng)商均可提供相應(yīng)完整的技術(shù)方案，但是對(duì)于現(xiàn)有的機(jī)器設(shè)備來說，問題是向機(jī)器人工作站進(jìn)行投資是否值得。FMB Maschinenbaugesellschaft公司的回答是，就自動(dòng)化而言，并非是設(shè)備的新舊和設(shè)備的類型，而是其技術(shù)狀況才是具有決定性影響的。

　　圖3 用于Motoman機(jī)器人的DX100型便攜式可編程裝置，具有緊湊、輕型、舒適的特點(diǎn)。

　　磨床自動(dòng)存取100件偏心軸

　　FMB公司于2010年在Lerchenmüller公司把Unirobot自動(dòng)化工作站與無心磨床進(jìn)行聯(lián)接（圖2）。通過所提供的Unirobot自動(dòng)化工作站，生產(chǎn)成本連續(xù)得到改善。磨床有能力自行對(duì)100件偏心軸進(jìn)行存取，由此，所投入的大約80000歐元可以得到償還。在每個(gè)工件為105s循環(huán)加工時(shí)間的條件下，機(jī)床設(shè)備可以達(dá)到接近3h無人操作的作業(yè)狀態(tài)。

　　長(zhǎng)度為356mm、直徑為60mm的偏心軸毛坯件通過Motoman機(jī)器人被引向10個(gè)堆垛托盤上。通過精心碼放設(shè)計(jì)，在400mm×600mm規(guī)格的工件托架上，可以安全地存儲(chǔ)10件偏心軸。除了對(duì)毛坯件進(jìn)行堆垛之外，機(jī)器人還可以把成品件分門別類地放入到托盤上。毛坯件托盤碼好后，機(jī)器人即把托盤送到存儲(chǔ)垛上。這個(gè)過程反復(fù)進(jìn)行，直至最底下托盤騰空為止。

　　除了裝載和卸載作業(yè)之外，機(jī)器人還可服務(wù)于位于Fuchstal的SMB公司所提供的內(nèi)置的測(cè)量裝置。在工作站里，接受加工的偏心軸的長(zhǎng)度和直徑可以通過動(dòng)壓技術(shù)原理，得到微米級(jí)的精確測(cè)量（圖4）。

　

　　圖4 兩個(gè)機(jī)器人工作站集成了精密和耐臟的動(dòng)壓測(cè)量裝置，保證了質(zhì)量。

　　帶有兩個(gè)托盤垛的小車作為毛坯件和成品件的緩存

　　Lerchenmüller公司首先自行對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改造。在新近所購(gòu)置的Mikrosa Kronos L660磨床上配備了完善的Unirobot自動(dòng)化工作站，以實(shí)現(xiàn)無人操作的圓磨作業(yè)。該磨床三班作業(yè)，對(duì)注塑系統(tǒng)的590mm×60mm規(guī)格的偏心軸進(jìn)行磨削。每個(gè)儲(chǔ)存托盤可接受8個(gè)工件，儲(chǔ)區(qū)一次可以存儲(chǔ)10個(gè)托盤，兩個(gè)地面工作點(diǎn)之間的傳遞時(shí)間為55s，該自動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行大約為74min。

　　第一套Unirobot工作站通過兩個(gè)由工作區(qū)和閘門隔開的工作區(qū)間進(jìn)行托盤垛的存取，而用于Mikrosa磨床上的自動(dòng)工作站則被用作帶有兩個(gè)托盤垛、對(duì)毛坯件和成品件進(jìn)行緩存的小車。由于有兩輛車可供使用，托盤可以得到安全的裝載或卸載。在工作站內(nèi)，更換小車所需的時(shí)間不足1min。對(duì)于兩個(gè)無中心式磨床的多班作業(yè)，雖然每班仍需要一名操作人員跟班，但是，該操作人員卻有充足的時(shí)間去為下一個(gè)客戶準(zhǔn)備出所需加工的工件。

　　新自動(dòng)化技術(shù)保障安全優(yōu)先

　　作者：JÖRG NIERMANN文章來源：MM《新自動(dòng)化》 發(fā)布時(shí)間：2012-05-24

　　圖1  自舞臺(tái)技術(shù)實(shí)施現(xiàn)代化改造以來，杜伊斯堡劇院現(xiàn)在主要使用固定安裝的配有2×22"觸摸屏的Opencue控制臺(tái)

　　杜伊斯堡劇院舞臺(tái)所用的技術(shù)已有很長(zhǎng)時(shí)間，所以該劇院決定在幕后安裝新的電動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)后臺(tái)機(jī)構(gòu)。用于控制100臺(tái)以上驅(qū)動(dòng)裝置的新自動(dòng)化技術(shù)，如今可滿足符合SIL 3的安全要求。

　　牽引裝置、杠桿系統(tǒng)以及其他久經(jīng)考驗(yàn)的機(jī)械裝置和大部分使用已久的減速馬達(dá)雖然仍在繼續(xù)工作，但控制采用的是自動(dòng)化行業(yè)專業(yè)公司Unican的新型系統(tǒng)。這種使用性能極好的成套方案達(dá)到了SIL 3的安全要求。它包括HMI操作臺(tái)、功能強(qiáng)大的軟件和許多配有現(xiàn)代化軸線控制器的成套開關(guān)柜，以及數(shù)十個(gè)采用新型變頻器的驅(qū)動(dòng)單元。

　　在歌劇院和舞劇院中，手工操作的探照燈、幕布和舞臺(tái)器械已很少使用。如今，全套的自動(dòng)化技術(shù)以及大量的驅(qū)動(dòng)單元，負(fù)責(zé)在演出過程中的適當(dāng)時(shí)間為舞臺(tái)搬運(yùn)更換布景時(shí)所用到的厚重幕布，隨時(shí)將聚光燈更換到適當(dāng)?shù)奈恢茫蛘呤挂粝裨O(shè)備精確協(xié)調(diào)地運(yùn)行。Neusser Unican GmbH公司是各類舞臺(tái)的全面自動(dòng)化方案、操作方案和控制方案的重要制造廠家之一。

　　有了同名軟件的Opencue，歌劇院、舞劇院、會(huì)議中心和類似機(jī)構(gòu)便有了一整套系統(tǒng)，它們既可以帶有固定安裝的操作平臺(tái)，也可以選配便攜式操作臺(tái)。HMI設(shè)備可以經(jīng)過其圖形界面順暢地進(jìn)行操作，可隨時(shí)監(jiān)控，也可對(duì)舞臺(tái)上部機(jī)構(gòu)和下部機(jī)構(gòu)中多達(dá)240個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行靈活的演示編程。

　　安全措施保障了員工的人身安全

　　在歌劇舞劇院里，許多牽引裝置以及其他設(shè)備在實(shí)際運(yùn)作上都不可避免地貼近演員和技術(shù)人員，且距觀眾也并不遠(yuǎn)。由于同時(shí)還要搬運(yùn)重物，更增加了潛在的危險(xiǎn)性。為了避免發(fā)生嚴(yán)重的事故，安全措施成為不可推卸的責(zé)任。在大多數(shù)情況下，必須保證與安全相關(guān)的電動(dòng)部件符合EN 61508中的SIL 3綜合安全水平。

　　這項(xiàng)要求也適用于杜伊斯堡劇院里新安裝的系統(tǒng)。舞臺(tái)的現(xiàn)代化改造需要上部機(jī)構(gòu)的74部驅(qū)動(dòng)裝置，首先是驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)空間上部繩索牽引和鏈條牽引的驅(qū)動(dòng)裝置，另外還有總共6個(gè)舞臺(tái)和下部機(jī)構(gòu)傾斜底座的39臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置。

　　圖2  安全可靠的現(xiàn)代控制方案包括用于劇院上部和下部設(shè)備100多臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置中每一臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置的成套開關(guān)柜

　　控制臺(tái)也以觸摸屏或鍵盤的形式進(jìn)行操控

　　Unican為新的控制方案安裝了3個(gè)控制臺(tái)，其中兩臺(tái)配備了2×22"的顯示屏（圖1），另一臺(tái)配置了19"的控制盤。顯示器既可以立式安裝，也可以平躺式放置在控制盤操作。輸入既可以用觸摸屏直接進(jìn)行，也可以用內(nèi)置于相應(yīng)鋁制底座中的鍵盤進(jìn)行，鍵盤配有背景光照的特殊按鍵，兩個(gè)操作棒和一個(gè)跟蹤球。底座采用移動(dòng)式設(shè)計(jì)，以備可能發(fā)生的地點(diǎn)變化。作為固定位置的補(bǔ)充，還提供了一套配有12"觸摸屏的便攜式HMI。

　　不過，系統(tǒng)的最大部分還是100多臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置的成套開關(guān)柜（圖2）。每一個(gè)開關(guān)柜里都使用了一臺(tái)ICU型軸向計(jì)算機(jī)。這種智能電子單元工作時(shí)不依賴所連接的驅(qū)動(dòng)裝置，因而除了電驅(qū)動(dòng)方案之外，原則上也適應(yīng)液壓驅(qū)動(dòng)和氣動(dòng)方案。控制器提供雙重CAN接口，支持CAN-Open，還為SSI-Encoder配有兩個(gè)輸入端口，并配有一個(gè)內(nèi)置的緊急停車?yán)^電器。對(duì)于SIL 3的應(yīng)用，Unican提供的軸線計(jì)算機(jī)是雙通道結(jié)構(gòu)。

　　變頻器系列開關(guān)柜可以接入控制方案

　　在杜伊斯堡劇院里，軸向計(jì)算機(jī)控制電動(dòng)機(jī)。為此，在100多臺(tái)成套的開關(guān)柜中，每一臺(tái)都安裝了Nord Drivesystems公司的SK 535E型變頻器（圖3）。對(duì)于舞臺(tái)驅(qū)動(dòng)來說，可靠的大功率電子裝置市場(chǎng)情況很好，這種電子裝置可以納入到Unican全面系統(tǒng)方案的安全方案里，而且它是具有令人信服的性能價(jià)格比的一種合適的功能配置。Nord當(dāng)前的這種變頻器系列開關(guān)柜對(duì)此適用。

　　圖3  每座開關(guān)柜里都裝有一臺(tái)Unican軸向計(jì)算機(jī)（左下）和一臺(tái)Nord Drivesystems公司的SK 535E型變頻器（右上）

　　SK 500E系列的所有變頻器均標(biāo)配內(nèi)置制動(dòng)管理、制動(dòng)斷路器、電網(wǎng)濾波器以及無傳感器的電流矢量調(diào)節(jié)裝置。該系列的基本類型配有5個(gè)可參數(shù)化的控制輸入端、兩個(gè)模擬輸入端、一個(gè)模擬輸出端和兩個(gè)繼電器輸出端，提供了靈活多樣的連接備選方案。該系列目前配備的電動(dòng)機(jī)額定功率達(dá)37kW，從該系列中為杜伊斯堡劇院選出的是SK 535E系列中的機(jī)器，結(jié)構(gòu)規(guī)格為5和6，功率為11kW或22kW。除上述基本配置之外，這種型號(hào)還分別配有兩個(gè)額外的數(shù)字輸入輸出通道以及一個(gè)用于轉(zhuǎn)數(shù)和扭矩調(diào)節(jié)的TTL輸入端。SK 535E系列支持EN 954-1或者EN 13849-1（最大安全類別為4，停車類別為0和1）規(guī)定的“安全停車”功能，并配備有直接內(nèi)置于電路板上的CAN-Open接口。

　　除此之外，配置范圍還包括Posicon模塊，該模塊提供性能強(qiáng)大的定位控制功能。此外SK 535E的控制卡還可以選用24V的外部電源供電。切斷功率電源后，亦可對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)和總線接口進(jìn)行調(diào)用，這樣就提高了在線的可使用性，還可以進(jìn)行諸如電梯疏散運(yùn)行等特殊應(yīng)用。

　　采用控制100多部上部機(jī)構(gòu)和下部機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置的新型自動(dòng)化技術(shù)，杜伊斯堡劇院就有了一套滿足SIL 3安全要求的系統(tǒng)解決方案，有了一套適用的現(xiàn)代操作裝置，并可利用觸摸屏對(duì)全部設(shè)想進(jìn)行編程。電氣設(shè)備的核心組成部分是用于舞臺(tái)驅(qū)動(dòng)的成套開關(guān)柜，它們把部分仍在使用的電動(dòng)機(jī)通過新型變頻器和智能軸使計(jì)算機(jī)從功能上可靠地連接到現(xiàn)代控制系統(tǒng)上。

　　自動(dòng)化技術(shù)將成機(jī)床制造業(yè)轉(zhuǎn)型關(guān)鍵

　　機(jī)床工具產(chǎn)品自動(dòng)化程度的高低,對(duì)機(jī)床的速度,精度等性能有著至關(guān)重要的影響,也成為了區(qū)分機(jī)床檔次的一個(gè)重要因素.據(jù)了解認(rèn)為,先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品,無疑將成為機(jī)床制造業(yè)轉(zhuǎn)型所尋求的重要方向,其發(fā)展?jié)摿υ谶@種變化中必將得到凸顯.

　　機(jī)床工具產(chǎn)品自動(dòng)化程度的高低，對(duì)機(jī)床的速度、精度等性能有著至關(guān)重要的影響，也成為了區(qū)分機(jī)床檔次的一個(gè)重要因素。據(jù)了解認(rèn)為，先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品，無疑將成為機(jī)床制造業(yè)轉(zhuǎn)型所尋求的重要方向，其發(fā)展?jié)摿υ谶@種變化中必將得到凸顯。

　　在機(jī)床產(chǎn)品，尤其是高端機(jī)床產(chǎn)品中，自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品幾乎作用于從控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)到測(cè)量與反饋機(jī)構(gòu)的各個(gè)部分，而目前這些應(yīng)用于機(jī)床及機(jī)床生產(chǎn)線的各種自動(dòng)化產(chǎn)品，幾乎都在發(fā)生著推陳出新的變革。作為中高端機(jī)床的控制中心，數(shù)控系統(tǒng)包含了運(yùn)動(dòng)控制、智能技術(shù)、自診斷等多方面的技術(shù)，多軸多系統(tǒng)的數(shù)控裝置已紛紛被研發(fā)出來并投入應(yīng)用;伺服系統(tǒng)的控制方式，也逐漸由常規(guī)信號(hào)型向總線型過渡;伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)也同樣向數(shù)字化、交流化和智能化的方向不斷發(fā)展。

　　在這方面，很多前沿的自動(dòng)化技術(shù)趨勢(shì)也紛紛展現(xiàn)出來。例如直線電機(jī)、力矩電機(jī)的應(yīng)用就是一個(gè)很好的例子。馬扎克、森精機(jī)大部分規(guī)格的龍門式導(dǎo)軌已經(jīng)不再采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，而改用直線電機(jī)，thk的直線電機(jī)在3000n負(fù)荷下，已經(jīng)能達(dá)到720m/min的速度，這不能不說是一個(gè)突破。而力矩電機(jī)以前只能用在小規(guī)格機(jī)床上，現(xiàn)在已經(jīng)可以應(yīng)用于越來越大規(guī)格的機(jī)床。以上這些技術(shù)的成熟，也在不斷地促進(jìn)著機(jī)床性能的提升。