一開(kāi)始是管道，在Breyer機(jī)械廠中管道不斷地從擠出機(jī)中出來(lái)，如果說(shuō)Tubus在拉丁語(yǔ)中的意思是單管，那么就可以很容易地推斷出來(lái)，為什么“Tuben”的技術(shù)來(lái)源于管道。在這一領(lǐng)域Breyer公司是全球市場(chǎng)的領(lǐng)先者，這家位于博登湖邊Singen的企業(yè)生產(chǎn)用于管材的擠出設(shè)備，他們推出的新一代Topline系列采用了Kollmorgen公司新設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，每分鐘可生產(chǎn)300個(gè)管坯。
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伺服電機(jī)a/s驅(qū)動(dòng)器的切割單元通過(guò)ICH直線電機(jī)與生產(chǎn)速度同步定位" src="http://img.vogel.com.cn/2018/09/06/5b909b933b7d4.jpg"/>
Kollmorgen伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)刀來(lái)確保管道的完美切割，帶AKM伺服電機(jī)a/s驅(qū)動(dòng)器的切割單元通過(guò)ICH直線電機(jī)與生產(chǎn)速度同步定位
在日用品和食品行業(yè)中，裝入管狀包裝物中的東西有一天又會(huì)被客戶用手?jǐn)D出來(lái)，這聽(tīng)起來(lái)很容易，但事實(shí)卻并非如此，至少在生產(chǎn)方面對(duì)這種管道的要求非常復(fù)雜，并且是真正意義上多方面的。Breyer現(xiàn)在生產(chǎn)的設(shè)備可以加工多達(dá)七層的軟管，它們的觸感、阻隔性和粘合性以及顏色和強(qiáng)度各不相同。從技術(shù)上講，整個(gè)過(guò)程是通過(guò)相應(yīng)數(shù)量的擠出機(jī)的精密組合實(shí)現(xiàn)的，它們將各種溫度高達(dá)約250℃的材料精確放入成型模中，然后還很軟的管道通過(guò)一個(gè)校準(zhǔn)器被拉伸，在真空條件下達(dá)到最終的橫截面，同時(shí)在細(xì)水霧中完成冷卻。
直線電機(jī)定位切割頭
管坯的生產(chǎn)速度取決于牽引履帶的速度，它將凝固管拉出校準(zhǔn)器，因此成為制定基調(diào)的主機(jī)。重要的是，較厚的管壁比薄的管壁需要更長(zhǎng)的冷卻時(shí)間。履帶在功能上屬于切割單元，切割單元在一個(gè)計(jì)時(shí)過(guò)程中將連續(xù)輸送的不間斷材料分割成精確的管段。
這種機(jī)器模塊與同步多軸系統(tǒng)中的三個(gè)Kollmorgen伺服驅(qū)動(dòng)器配合使用，“牽引履帶被定義為主機(jī)。”Breyer開(kāi)發(fā)部門(R&D)的員工Andreas Bauknecht介紹說(shuō)。履帶速度由另外兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器決定，它們將塑料管切割成所需要的長(zhǎng)度。Kollmorgen公司的ICH直線電機(jī)與產(chǎn)品的主流速度同步，負(fù)責(zé)切割刀片的定位。從技術(shù)上講，該程序可以與飛鋸相提并論，在每次切割之前，線性電機(jī)對(duì)由AKM伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的切割頭進(jìn)行定位，并負(fù)責(zé)其在切割期間的進(jìn)給，產(chǎn)品和工具之間每個(gè)最小的速度偏差都會(huì)不可避免地導(dǎo)致螺旋切割。
圖1 用于刀具驅(qū)動(dòng)的AKM：采用AKM伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的刀通過(guò)精確調(diào)節(jié)的離心力來(lái)工作
“我們的客戶非常看好Topline系列，因?yàn)樗鼈兙哂泻芨叩乃俣群途取！盉auknecht介紹道。Breyer的客戶首先是包裝材料制造商，他們?yōu)橹淖o(hù)理產(chǎn)品和化妝品生產(chǎn)商提供現(xiàn)成的管材，對(duì)此他們非常慎重，因?yàn)楫a(chǎn)品的暢銷不僅取決于其內(nèi)在價(jià)值，外觀也是成功銷售的關(guān)鍵，管坯質(zhì)量是對(duì)管狀包裝物進(jìn)行高質(zhì)量印刷并使其暢銷的重要基礎(chǔ)。“較大的公差會(huì)使印刷圖像變差。”開(kāi)發(fā)經(jīng)理解釋說(shuō)，Breyer生產(chǎn)的管道直徑公差為土0.03?mm，長(zhǎng)度公差為0.3?mm，總層厚度和偏心距公差為0.02?mm，其加工精度在全球市場(chǎng)上非常高。
過(guò)程進(jìn)一步優(yōu)化
憑借新的運(yùn)動(dòng)控制解決方案，Breyer現(xiàn)在能夠更好地繼續(xù)優(yōu)化相互精確配合的流程，多軸伺服系統(tǒng)的大腦是Kollmorgen的PCMM運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，緊湊型設(shè)備控制AKD類型的三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，并通過(guò)Profinet與上一級(jí)的西門子PLC進(jìn)行通信。Kollmorgen的自動(dòng)化套件(KAS)用于創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)配置文件，例如以電子凸輪的形式。圖形化編程解決方案使用基于標(biāo)準(zhǔn)的PLC-Open for Motion方法以及Kollmorgen的網(wǎng)絡(luò)模塊“Drag-&-Drop”。
圖2 PCMM運(yùn)動(dòng)控制器和AKD：運(yùn)動(dòng)控制器PCMM和伺服放大器AKD的組合為Breyer公司提供了一個(gè)緊湊而性能強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
從執(zhí)行器的角度來(lái)看，兩個(gè)AKM伺服電機(jī)用于履帶進(jìn)給和刀具驅(qū)動(dòng)，EAT有限公司(電子驅(qū)動(dòng)技術(shù))的工程專家正在使用ICH系列的Kollmorgen直線電機(jī)作為其定位的系統(tǒng)合作伙伴。Breyer、EAT和Kollmorgen三方合作開(kāi)發(fā)是制造商、系統(tǒng)集成商和OEM之間成功合作的一個(gè)很好的例子，Kollmorgen和EAT已經(jīng)合作了30多年。“我們深入?yún)⑴c伺服技術(shù)和自動(dòng)化，我們可以與Kollmorgen一起在工程領(lǐng)域?yàn)槲覀兊目蛻籼峁┨胤N機(jī)械制造方面的服務(wù)。”來(lái)自Breisgau Freiburg的EAT技術(shù)總監(jiān)和獲授權(quán)者Christian Reinsch強(qiáng)調(diào)說(shuō)。
圖3 Kollmorgen的ICH直線電機(jī)快照：它的高速范圍從1m/s~5m/s，峰值力量高達(dá)12000 N
Reinsch對(duì)線性驅(qū)動(dòng)器的精致安裝尤為熱衷，因?yàn)镵ollmorgen設(shè)計(jì)的ICH系列可以在連續(xù)運(yùn)行時(shí)提供175～5341?N(峰值力超過(guò)12000?N)的進(jìn)給力，速度范圍在1～5?m/s，加速度在3～10?g之間，具體取決于結(jié)構(gòu)尺寸的大小。設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)將齒槽效應(yīng)(齒槽轉(zhuǎn)矩)降至最低，這是高質(zhì)量控制的一個(gè)重要方面，包裝過(guò)程中恰恰需要這點(diǎn)。
在控制層面上，PCMM使用KAS的編程功能來(lái)匹配進(jìn)給速率、線性單元和刀驅(qū)動(dòng)，如果履帶采用AKD伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)設(shè)置速度，線性單元采用完美設(shè)計(jì)的電子凸輪形式進(jìn)行“黃油般軟”的定位，那么刀驅(qū)動(dòng)器必須完成非常精確的轉(zhuǎn)速斜面。
通過(guò)改造提高生產(chǎn)力
這些細(xì)節(jié)就是博登湖的機(jī)械工程師現(xiàn)在依靠PCMM進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的原因，與先前使用的基于Kollmorgen伺服控制器S700的伺服驅(qū)動(dòng)器技術(shù)相比，現(xiàn)有技術(shù)提供了更多的優(yōu)化可能性。“通過(guò)Pipe網(wǎng)絡(luò)，我們可以更好地控制所有的制動(dòng)和加速過(guò)程。”Reinsch強(qiáng)調(diào)說(shuō)。KAS內(nèi)部的工程環(huán)境使切割不僅取決于位置，還可以通過(guò)印刷標(biāo)記控制，如果切割模塊需要將已打印的塑料管切割成合適的長(zhǎng)度，這個(gè)任務(wù)會(huì)變得非常重要，例如用于針對(duì)多色牙膏的層壓材料。“為此我們也需要一個(gè)良好的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，以確保高品質(zhì)。” Andreas Bauknecht總結(jié)道，他與Christian Reinsch一樣對(duì)PCMM的迅速切換很滿意。這種速度首先歸功于Pipe網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)通信，通過(guò)它們可以舒適，快速地訂制復(fù)雜的電子凸輪，因此運(yùn)動(dòng)控制帶來(lái)了真正的改造潛力，特別是通過(guò)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信，對(duì)提供高級(jí)PLC的制造商沒(méi)有限制。
