提高操作性和同步性

Roboworker 的卸載機器人能夠搬運由金屬粉末或陶瓷粉末制成的坯體以及用于可轉(zhuǎn)位刀片、齒輪或密封盤的初級產(chǎn)品。高性能 RAG2 卸載系統(tǒng)可以平穩(wěn)、可靠地將坯體從壓機中取出。該系統(tǒng)采用了 Beckhoff 裝有TwinCAT 自動化軟件的工業(yè) PC 進行控制。

Roboworker 自動化股份有限公司總部位于德國魏恩加騰市，主要設(shè)計和制造用于裝載/卸載壓機和機床的系統(tǒng)。Roboworker 定制設(shè)備采用 Beckhoff 的控制技術(shù)已有 7 年多歷史了，迄今為止，Beckhoff 基于 PC 的控制技術(shù)已在所有 Roboworker 的生產(chǎn)設(shè)備（包括高性能 RAG2 卸載系統(tǒng)）中得到應(yīng)用。

高性能 RAG2 卸載系統(tǒng)中可以平穩(wěn)、可靠地將坯體從壓機中取出。該系統(tǒng)采用了 Beckhoff 裝有TwinCAT 自動化軟件的工業(yè) PC進行控制

超高速控制，超短周期時間

該設(shè)備的核心部分是一個帶有傳送手爪的 3 軸機械手。手爪小心地將坯體從壓機中取出，對坯體進行質(zhì)量檢查，然后放在托盤上。RAG2 卸載系統(tǒng)用于搬運模壓機、成型壓機或沖壓機的模制品。夾取、轉(zhuǎn)移和定位由金屬粉末或陶瓷粉末制成的模制品— 可轉(zhuǎn)位刀片、閥座環(huán)、墊圈或齒輪的制造原料 — 是一項巨的挑戰(zhàn)，因為坯體仍然十分柔軟、易碎。Roboworker 的控制技術(shù)經(jīng)理 Norbert Mehrle 說道：“過大的抓取力或者由于急拉動作造成的粗略定位會損壞坯體，導(dǎo)致其不可用。因此，我們需要這樣一個控制系統(tǒng)：它必須能夠輕抓輕放這些坯體 — 即使在最高速度下。Beckhoff 的控制系統(tǒng)完全滿足我們在這方面的需求：循環(huán)周期較短的極速控制系統(tǒng)以及大量的額外功能，比如在同一個系統(tǒng)中的運動控制和電子凸輪功能。”

該設(shè)備的核心部分是一個帶有傳送夾手的 3 軸機械手。手爪小心地將坯體從壓機中取出，
對坯體進行質(zhì)量檢查，然后放在托盤上

實現(xiàn)理想集成

卸載系統(tǒng)控制器的核心是一臺裝有 Windows XP Pro 操作系統(tǒng)和TwinCAT PLC/NC I 自動化軟件的工業(yè) PC C6140。卸載系統(tǒng)通過一個手持設(shè)備來操作，它的基于 Windows 的圖形顯示器和控制系統(tǒng)都在工業(yè) PC上運行。控制系統(tǒng)和圖形顯示器通過 TwinCAT ADS進行通訊，通過工業(yè) PC 以太網(wǎng)接口建立的可選因特網(wǎng)連接能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護。

Roboworker 使用 Beckhoff 總線端子模塊將來自卸載系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)點集成到控制器中。“我們從大量可用的總線端子模塊中裝配出適合卸載系統(tǒng)設(shè)計的理想組合。例如，模擬量端子模塊可用于檢測坯體的尺寸，而串行接口則可用于檢測稱重單元中的數(shù)據(jù)。我們控制傳送手爪動態(tài)性較低的軸，并簡單、經(jīng)濟地用步進電機端子模塊對托盤進行控制。由于 Beckhoff 控制技術(shù)的開放性，我們可以為所有設(shè)備提供特定的現(xiàn)場總線，以充分挖掘出每種現(xiàn)場總線的潛能。例如，我們使用總線耦合器將由 CANopen 驅(qū)動的高動態(tài)性機器人驅(qū)動系統(tǒng)連接到控制器上。”Norbert Mehrle 如是說。

精密性與多樣性并重

坯體的形狀、大小和物料類型以及質(zhì)量要求和生產(chǎn)數(shù)量決定了傳送手爪的類型、托盤的搬運過程、加工過程以及其它功能，如去飛邊、質(zhì)量控制和沖壓清洗。“在某些卸載系統(tǒng)，我們每分鐘可以搬運多達(dá) 30 個部件。”Roboworker 的市場部負(fù)責(zé)人 Sabine Sterk 評價并補充道：“我們對工藝步驟進行了同步，才能實現(xiàn)如此高的時鐘頻率。例如，在對某一個部件進行稱重的同時，傳送手爪將另一個部件從第二個秤盤轉(zhuǎn)移至托盤。”Roboworker 通過 TwinCAT PLC 和運動控制功能實時實現(xiàn)了這一復(fù)雜精密的過程。Norbert Mehrle 激動地說道：“無需使用特殊硬件即可實現(xiàn)實時能力 — 這絕對是個天才的設(shè)計。”Roboworker 根據(jù)每一個具體的應(yīng)用對應(yīng)用軟件進行配置并設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)。Roboworker 使用 TwinCAT 作為開發(fā)和運行環(huán)境，它還使用 TwinCAT ScopeView 作為診斷和優(yōu)化系統(tǒng)。

優(yōu)化運動順序

傳送手爪將這些不耐壓和碰撞的坯體平穩(wěn)、輕柔地從一個加工站轉(zhuǎn)移到下一個加工站，最終將他們放置到一個托盤上。Roboworker 采用 TwinCAT 軟件電子凸輪功能實現(xiàn)了這一復(fù)雜的工藝過程。“目前，我們僅使用電子凸輪功能來優(yōu)化速度、加速度和傳送手爪搬運系統(tǒng)。我們將軌跡定義為一個五階多項式，并用它來耦合從軸和主軸。將來，我們會使用凸輪盤來實現(xiàn)時間優(yōu)化，并將X、Y 和 Z 軸耦合到一個虛擬的時間軸上。通過這種方式，我們力圖實現(xiàn)沒有等待時間的連續(xù)操作，這將增加效率減少能耗。”Norbert Mehrle 評價道。

帶有沖壓清洗設(shè)備的傳送手爪

實現(xiàn)壓機和卸載系統(tǒng)的最佳同步

若要實現(xiàn)一個不間斷的運行過程，壓機和卸載系統(tǒng)必須同步工作。同步過程的復(fù)雜性取決于具體的應(yīng)用。對于簡單的壓機，機器狀態(tài)通過數(shù)字接口來通訊。對于更加復(fù)雜的功能，壓機和卸載系統(tǒng)的通訊通過 CANopen 或者 PROFIBUS 實現(xiàn)。在這個例子中，當(dāng)一個部件已經(jīng)準(zhǔn)備好卸載并必須被卸載，且傳送手爪不得再在沖壓區(qū)內(nèi)時，壓機和搬運設(shè)備是協(xié)同工作的。壓機也會接收卸載系統(tǒng)中記錄的數(shù)據(jù)，包括坯體的重量和尺寸，然后確定下一個沖壓步驟的填充速率和壓力大小。

“ 我們已經(jīng)全部重新設(shè)計了我們用于卸載系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。TwinCAT 的易用性大大簡化了這一設(shè)計過程，同時也提高了效益：我們的壓機和卸載系統(tǒng)的操作性和同步性得到顯著提高。”Norbert Mehrle 總結(jié)道：“該系統(tǒng)采用了 Beckhoff 裝有TwinCAT 自動化軟件的工業(yè) PC進行控制。

Beckhoff 控制技術(shù)所具備的開發(fā)性和操作簡單性以及的卓越的性價比讓 Roboworker 受益匪淺。