使用PC控制和EtherCAT技術(shù)對(duì)吸頭注塑機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化

Hekuma 公司總部位于德國(guó) Eching，他們通過(guò)創(chuàng)新的理念、激動(dòng)人心的新技術(shù)和高性能自動(dòng)化系統(tǒng)幫助塑料行業(yè)創(chuàng)造可持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。除了注塑工藝上游和下游自動(dòng)化中的裝脫模系統(tǒng)用到的復(fù)雜的中子之外，公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力還包括開(kāi)發(fā)專用的交鑰匙解決方案和產(chǎn)品方案，如用于動(dòng)態(tài)部件搬運(yùn)的“Sigma Inside”。Hekuma 專注于醫(yī)學(xué)和汽車工程市場(chǎng)領(lǐng)域，以及快速消費(fèi)品行業(yè)。

技術(shù)升級(jí)帶來(lái)性能大幅提升

最近，Hekuma 公司的醫(yī)學(xué)工程部門打造出了最新一代吸頭生產(chǎn)設(shè)備。如果公司要繼續(xù)用其先進(jìn)的機(jī)械設(shè)立新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的話，控制技術(shù)的升級(jí)就變得非常關(guān)鍵。Hekuma 公司軟件開(kāi)發(fā)服務(wù)部門主管 Gorazd Jeri?解釋說(shuō)道：“Beckhoff 開(kāi)放的自動(dòng)化技術(shù)，特別是在和超高速 EtherCAT通訊系統(tǒng)配套使用時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的突破。與我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，我們的設(shè)備體積只有一半，但卻能夠?qū)崿F(xiàn)兩倍的產(chǎn)量。高速EtherCAT 通訊技術(shù)為實(shí)現(xiàn) 100 % 的質(zhì)量控制做出了重要貢獻(xiàn)。聯(lián)機(jī)檢測(cè)各個(gè)不合格工件的能力，將它們分揀出來(lái)，并從一個(gè)緩沖區(qū)里替換掉這些不合格工件，這為我們的客戶帶來(lái)了無(wú)與倫比的附加值。”

小型吸頭需要復(fù)雜的加工工藝

這一生產(chǎn)系統(tǒng)的第一個(gè)部分要用到兩個(gè)電動(dòng)注塑機(jī)，每個(gè)注塑機(jī)有一個(gè)64腔模具。自動(dòng)化主要包括下列工藝步驟：

1. 從模具高速移除注塑件

2. 將成品件堆放到循環(huán)工件輸送系統(tǒng)中

3. 使用一個(gè)攝像系統(tǒng)來(lái)完成 100 % 質(zhì)量控制

4. 分揀出檢測(cè)到的不合格工件

5. 從緩沖區(qū)填補(bǔ)空白

6. 用檢查的合格品填補(bǔ)組合架

7. 在架子上打印日期和批號(hào)

8. 堆垛并用可撕的保護(hù)膜給填滿的架子打包

精確處理和優(yōu)化質(zhì)檢

快速和精確的運(yùn)動(dòng)控制和高效的“實(shí)時(shí)”質(zhì)量檢驗(yàn)需要使用龐大且功能強(qiáng)大的控制系統(tǒng)和高速數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。Gorazd Jeri? 解釋說(shuō)道：“設(shè)備的復(fù)雜程度高，這也意味著它們會(huì)有很多系統(tǒng)接口，這在以前用 PLC 技術(shù)是很難滿足的。若要在一個(gè)傳統(tǒng)的 PLC 架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，則需要花費(fèi)巨額成本，而且還會(huì)對(duì)運(yùn)行的性能帶來(lái)不利的影響。無(wú)論如何，這都需要在 PC 上完成復(fù)雜的運(yùn)算，反之，這也表示要使用額外的硬件和軟件，且這兩者之間通訊也需要產(chǎn)生巨額費(fèi)用。而選用了 Beckhoff 控制技術(shù)之后，所有問(wèn)題都迎刃而解。而且，諸如文件傳輸、數(shù)據(jù)庫(kù)連接和以太網(wǎng)通訊等典型的 PC 任務(wù)都可以輕松地集成。”EtherCAT 通訊為高精度定位和高速加工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。Hekuma 已采用此項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了最大偏差僅為 0.005 mm 的軸向控制，從而實(shí)現(xiàn)了良好的參考值處理，軸的運(yùn)行也極為平穩(wěn)。Gorazd Jeri? 補(bǔ)充說(shuō)道：“還增加了其它很多新的功能，如超調(diào)功能，以減少?gòu)U品站的速度，這些功能都可以非常簡(jiǎn)單地實(shí)施，而且由于采用了 TwinCAT NCPTP 軟件，工程工作量也顯著減少了。”Gorazd Jeri? 以貨架的分揀和堆垛站為例描述緊湊性和模塊化性以及速度和精度的重要性：“三根配備了 Beckhoff AM3121 伺服電機(jī)通過(guò)緊湊型 EtherCAT 伺服電機(jī)端子模塊 EL7201 控制，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動(dòng)任務(wù)。”也可以通過(guò)使用 TwinSAFEPLC 端子模塊 EL6900 將先進(jìn)的安全功能集成到系統(tǒng)中。

Gorazd Jeri? 通過(guò)將 PLC 技術(shù)轉(zhuǎn)向使用基于 PC 的控制技術(shù)在 Hekuma 吸頭注塑機(jī)生產(chǎn)線的性能上取得了巨大突破，并預(yù)見(jiàn)到了未來(lái)的性能提升潛力，特別是通過(guò)使用TwinCAT 3 進(jìn)行的一致的面向?qū)ο蟮木幊毯?XTS eXtended Transport System 的部署

EtherCAT 端子模塊系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊的自動(dòng)化解決方案，它可以根據(jù)機(jī)器模塊精確調(diào)整。EtherCAT 還包含完整的設(shè)備安全功能 — 從注塑機(jī)上的監(jiān)控到通過(guò) TwinSAFE通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的急停功能

一致的模塊化機(jī)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

將近 11000 個(gè)變量和 3000 多個(gè)組件，這一驚人的數(shù)目很好地證明了整套吸頭注塑生產(chǎn)線的復(fù)雜性有多高。盡管如此，Gorazd Jeri? 充分利用了基于 PC 的控制技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了能夠非常輕松地從工程設(shè)計(jì)過(guò)渡到運(yùn)行的機(jī)器設(shè)計(jì)：“通過(guò)使用 Beckhoff 的自動(dòng)化技術(shù)，我們實(shí)現(xiàn)了一致的模塊化機(jī)器設(shè)計(jì) — 不管是在硬件上，還是在軟件上。各種模塊通過(guò)這一方式提取出來(lái)，使得它們能夠不管應(yīng)用和機(jī)器類型都能夠通用。此外，后續(xù)的生產(chǎn)線修改變得簡(jiǎn)單很多。”