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倍福 TwinCAT CNC 高精度控制六轴并联运动

百家乐娱乐 www.bengouyy.com 2018年08月23日 16:30:23 中国传动网

薄金属片或精确圆筒接缝的高精度钨极惰性气体?;ず附樱╓IG)是一个非常复杂的过程,迄今为止,还无法使用传统机器或人工完成。为了解决这一难题,来自德国奥格斯堡的机械制造商 Castro 公司基于并联运动开发了一款创新的焊接设备。在来自彭茨贝格的系统集成商 Bockstiegel Automation 的支持下,新机器借助基于 PC 的控制技术和 TwinCAT 3 CNC 快速进入了批量生产。

Castro 公司总经理 Udo Massari 展示的豪华车钛催化转化器上的焊缝看起来很像一个完美的硅胶缝?!八纬傻暮钢榫纫恢?。我们提供的是业界唯一能够达到这种焊接质量水平的解决方案,哪怕是机器人也无法做到这一点?!背晒Φ拿鼐髟谟谟涤?Wigpod — 一个基于并联运动的全自动钨极惰性气体?;ず附由璞?。六根轴并联布置,其长度可以改变,并沿着三个平移自由度和三个回转自由度移动。通过利用倍福最新的自动化和驱动技术,机器现在已经准备好进行批量生产。

对于 Udo Massari 来说,从以前使用的控制技术转换到使用基于 PC 的控制技术是件非??烨矣旨虻サ氖??!拔颐嵌哉隹刂葡低辰辛烁脑?,并在短短四个月的时间内完成了转换过程和 HMI 编程。早在首次拜访倍福公司时,倍福慕尼黑办事处的销售经理 Raphik Shahmirian 就已提出了可行的解决方案,但我们实际实施的时间稍晚?!蔽低臣商峁┲С值?Bockstiegel Automation 公司总经理 Peter Bockstiegel 也有同样的体会:“我们的所有项目都得到了最好的支持,这让我们这样一家小型公司能够根据客户需求完成具有挑战性的实施目标,并且非??煽康厥迪指叨茸ㄒ祷娜挝?,例如在 Castro 公司的这个项目中?!?/p>

高精度和重复性

自 20 世纪 90 年代以来,Castro 公司就一直开发各种基于六自由度技术的系统。最初,该公司专门开发生产医用手术台,如激光眼睛手术和肾结石碎石治疗中使用的手术台。Castro 多年来一直致力于在工业机械中实施六自由度技术,并于 2009 年推出了名为 Caspod 的基本型号。Udo Massari 解释说道:“我们在开发新型解决方案时面临的主要挑战是需要在基于 CNC 的控制技术中实现并联运动。但我们已经进入新技术时代,基于 PC 的控制可以帮助我们以理想的方式减少复杂性并满足精密工程的苛刻要求?!?/p>

Caspod 系列包括可针对各种应用(如焊接、去毛刺、铣削、抛光或激光切割)设计的并联运动六轴加工单元。符合 CE 标准的紧凑型焊接设备具有高动态性、高轨迹精度和高刚性等特点。全新的 Wigpod 焊接设备可以以 60 米/分钟的速度、以最高精度定位 0.5 公斤的 WIG 焊枪,且只使用了传统机器所需的功率输入的一小部分。

Udo Massari 认为,这可以通过并联布置移动净重非常低的六根轴来实现:“比较特别的是,运动沿着六个驱动器的轴向进行,而不是只沿着一个驱动器轴向进行。另一方面,串联布置的传统系统必须为相同的任务移动多个净重为 100 公斤的装置,功耗很快就达到数千瓦。而在类似的工作场景中,运行 Wigpod 所需的功耗仅为 0.8 千瓦,能效明显提高很多。这意味着贸易、工业、航空航天和汽车行业所使用的组件(特别是由钛、铝和不锈钢制成的)可以使用节能环保的方式全自动焊接,不会出现回火色,同时减少对操作人员的危害?!?/p>

强大的运动转换功能

将复杂的六自由度运动转换至 CNC 加工技术是本项目中的一项特殊挑战。具体来说,Stewart 转换构成基础数学模型的核心。确保六轴伺服电机能够以协调的方式进行控制,并精确地产生持续不断的运动。Stewart 从上层 TwinCAT 3 CNC 软件获取所有运动序列的设定点,计算所需的轴位置,并将信息返回给驱动控制系统。

Peter B?ckstiegel继续解释道:“CNC 与 Stewart 转换的完美交互确保了六根轴的平稳和同步运动。倍福的 TwinCAT 3 CNC 中提供了实现此目标的相应数学转换工具和运动转换功能。这样可以实现特别简单和灵活的操作及编程?!盩winCAT 3 CNC 提供全面的 CNC 功能,涵盖各种典型的 CNC 轨??刂?,满足高复杂度的运动和运动学要求。关于 Wigpod 的实施,来自倍福慕尼黑办事处的应用软件专家 Dieter Auer 解释说道:“借助 TwinCAT 提供的控制和转换功能,它现在也可以绕着一根附加轴旋转,而前任系统在这方面是受到限制的。当焊头必须围绕被焊接的焊缝旋转时,这一点尤其重要?!?/p>

基于 PC 的控制系统是具有高可扩展性的自动化系统,也是一个灵活的硬件平台,可以满足每个应用需求。Raphik Shahmirian:“TwinCAT 内核的硬实时和通过 EtherCAT 通讯的超高速驱动系统为高精度运动控制提供了理想的条件。C6920 控制柜式 PC 是能够满足 Wigpod 要求的最适合的硬件?;诰咛逵τ茫?5 英寸的 CP6942 控制面板)的操作单元用于带CNC扩展按钮的机床?!盤eter Bockstiegel 补充道:“创新的 TwinCAT CNC HMI 用作用户界面??梢愿?Microsoft .NET 标准轻松对它进行编程,由于它采用的是开放和??榛母拍?,因此可以实现定制化应用设计?!?/p>

运动控制中的安全技术

焊接设备的六根主轴由倍福的 AM8000 系列高动态伺服电机驱动?;褂辛礁ㄖ嵊糜谥毕卟考妥榧男ㄎ?。四个紧凑型双通道 AX5203 伺服驱动器用于驱动总共八根 CNC 轴。特别是它们支持高速高动态定位任务,可以最好地满足 Peter B?ckstiegel先生对焊接设备的要求?!氨陡G际醯牧硪桓鲇诺闶遣捎玫サ缋录际酰∣CT),大大减少了布线开销,从而显著降低了材料和调试成本?!?/p>

AX5203 伺服驱动器配有 TwinSAFE AX5805 选项卡,可?;せ鞑僮魅嗽泵馐苡τ弥械那痹谖O盏纳撕?。Peter B?ckstiegel阐释道:“特别是新产品的试运行或配置机器时,其中一项关键因素是操作人员也可以手动干预工作流程。有了 TwinSAFE,当门被打开或速度降低时,焊接设备也可以在需要时运行,而不会给操作人员带来任何危险?!?/p>

供稿:德国倍福自动化有限公司

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