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 自動化軟件的工業(yè) PC 進(jìn)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(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 自動化軟件的工業(yè) PC進(jìn)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(jī)械手。手爪小心地將坯體從壓機(jī)中取出，對坯體進(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(yùn)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(jī)械手。手爪小心地將坯體從壓機(jī)中取出，
對坯體進(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(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)動的高動態(tài)性機(jī)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(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 個部件。”Roboworker 的市場部負(fù)責(zé)人 Sabine Sterk 評價并補(bǔ)充道：“我們對工藝步驟進(jìn)行了同步，才能實(shí)現(xiàn)如此高的時鐘頻率。例如，在對某一個部件進(jìn)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(yùn)動控制功能實(shí)時實(shí)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(shí)現(xiàn)實(shí)時能力 — 這絕對是個天才的設(shè)計(jì)。”Roboworker 根據(jù)每一個具體的應(yīng)用對應(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(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五階多項(xiàng)式，并用它來耦合從軸和主軸。將來，我們會使用凸輪盤來實(shí)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(shí)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(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。對于簡單的壓機(jī)，機(jī)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(jī)和卸載系統(tǒng)的通訊通過 CANopen 或者 PROFIBUS 實(shí)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(jī)和搬運(yùn)設(shè)備是協(xié)同工作的。壓機(jī)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(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比讓 Roboworker 受益匪淺。
