提高操作性和同步性

Roboworker 的卸載機(jī)器人能夠搬運(yùn)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(jí)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(jī)中取出。該系統(tǒng)采用了 Beckhoff 裝有TwinCAT 自動(dòng)化軟件的工業(yè) PC 進(jìn)行控制。

Roboworker 自動(dòng)化股份有限公司總部位于德國魏恩加騰市，主要設(shè)計(jì)和制造用于裝載/卸載壓機(jī)和機(jī)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(jī)中取出。該系統(tǒng)采用了 Beckhoff 裝有TwinCAT 自動(dòng)化軟件的工業(yè) PC進(jìn)行控制

超高速控制，超短周期時(shí)間

該設(shè)備的核心部分是一個(gè)帶有傳送手爪的 3 軸機(jī)械手。手爪小心地將坯體從壓機(jī)中取出，對(duì)坯體進(jìn)行質(zhì)量檢查，然后放在托盤上。RAG2 卸載系統(tǒng)用于搬運(yùn)模壓機(jī)、成型壓機(jī)或沖壓機(jī)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(xiàng)巨的挑戰(zhàn)，因?yàn)榕黧w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(dòng)作造成的粗略定位會(huì)損壞坯體，導(dǎo)致其不可用。因此，我們需要這樣一個(gè)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(gè)系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)控制和電子凸輪功能。”

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

實(shí)現(xiàn)理想集成

卸載系統(tǒng)控制器的核心是一臺(tái)裝有 Windows XP Pro 操作系統(tǒng)和TwinCAT PLC/NC I 自動(dòng)化軟件的工業(yè) PC C6140。卸載系統(tǒng)通過一個(gè)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(yùn)行。控制系統(tǒng)和圖形顯示器通過 TwinCAT ADS進(jìn)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(hù)。

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(diǎn)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(jì)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(dòng)態(tài)性較低的軸，并簡單、經(jīng)濟(jì)地用步進(jìn)電機(jī)端子模塊對(duì)托盤進(jìn)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(dòng)的高動(dòng)態(tài)性機(jī)器人驅(qū)動(dòng)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(yùn)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(yùn)多達(dá) 30 個(gè)部件。”Roboworker 的市場部負(fù)責(zé)人 Sabine Sterk 評(píng)價(jià)并補(bǔ)充道：“我們對(duì)工藝步驟進(jìn)行了同步，才能實(shí)現(xiàn)如此高的時(shí)鐘頻率。例如，在對(duì)某一個(gè)部件進(jìn)行稱重的同時(shí)，傳送手爪將另一個(gè)部件從第二個(gè)秤盤轉(zhuǎn)移至托盤。”Roboworker 通過 TwinCAT PLC 和運(yùn)動(dòng)控制功能實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)了這一復(fù)雜精密的過程。Norbert Mehrle 激動(dòng)地說道：“無需使用特殊硬件即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)能力 — 這絕對(duì)是個(gè)天才的設(shè)計(jì)。”Roboworker 根據(jù)每一個(gè)具體的應(yīng)用對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)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(yùn)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(yùn)動(dòng)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(gè)加工站轉(zhuǎn)移到下一個(gè)加工站，最終將他們放置到一個(gè)托盤上。Roboworker 采用 TwinCAT 軟件電子凸輪功能實(shí)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(yùn)系統(tǒng)。我們將軌跡定義為一個(gè)五階多項(xiàng)式，并用它來耦合從軸和主軸。將來，我們會(huì)使用凸輪盤來實(shí)現(xiàn)時(shí)間優(yōu)化，并將X、Y 和 Z 軸耦合到一個(gè)虛擬的時(shí)間軸上。通過這種方式，我們力圖實(shí)現(xiàn)沒有等待時(shí)間的連續(xù)操作，這將增加效率減少能耗。”Norbert Mehrle 評(píng)價(jià)道。

帶有沖壓清洗設(shè)備的傳送手爪

實(shí)現(xiàn)壓機(jī)和卸載系統(tǒng)的最佳同步

若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)不間斷的運(yùn)行過程，壓機(jī)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(duì)于簡單的壓機(jī)，機(jī)器狀態(tài)通過數(shù)字接口來通訊。對(duì)于更加復(fù)雜的功能，壓機(jī)和卸載系統(tǒng)的通訊通過 CANopen 或者 PROFIBUS 實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)例子中，當(dāng)一個(gè)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(shí)，壓機(jī)和搬運(yùn)設(shè)備是協(xié)同工作的。壓機(jī)也會(huì)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(gè)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(jì)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(jì)過程，同時(shí)也提高了效益：我們的壓機(jī)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(dòng)化軟件的工業(yè) PC進(jìn)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(jià)比讓 Roboworker 受益匪淺。