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  • 關注 | 運動控制系統加快管道切割速度

     

    導語:走過路過不要錯過生產塑料管或軟管開始時,擠出機面臨的是連續型材,這一過程完成速度快,如果需要精確的短管段用于繼續加工,現在可以采用新設計的運動控制系統有效解決這一快節奏的任務。

     

     

             一開始是管道,在Breyer機械廠中管道不斷地從擠出機中出來,如果說Tubus在拉丁語中的意思是單管,那么就可以很容易地推斷出來,為什么“Tuben”的技術來源于管道。在這一領域Breyer公司是全球市場的領先者,這家位于博登湖邊Singen的企業生產用于管材的擠出設備,他們推出的新一代Topline系列采用了Kollmorgen公司新設計的運動控制系統,每分鐘可生產300個管坯。

     


     

             Kollmorgen伺服驅動器通過直線電機和旋轉刀來確保管道的完美切割,帶AKM伺服電機a/s驅動器的切割單元通過ICH直線電機與生產速度同步定位

     

             在日用品和食品行業中,裝入管狀包裝物中的東西有一天又會被客戶用手擠出來,這聽起來很容易,但事實卻并非如此,至少在生產方面對這種管道的要求非常復雜,并且是真正意義上多方面的。Breyer現在生產的設備可以加工多達七層的軟管,它們的觸感、阻隔性和粘合性以及顏色和強度各不相同。從技術上講,整個過程是通過相應數量的擠出機的精密組合實現的,它們將各種溫度高達約250℃的材料精確放入成型模中,然后還很軟的管道通過一個校準器被拉伸,在真空條件下達到最終的橫截面,同時在細水霧中完成冷卻。

     

             直線電機定位切割頭

     

             管坯的生產速度取決于牽引履帶的速度,它將凝固管拉出校準器,因此成為制定基調的主機。重要的是,較厚的管壁比薄的管壁需要更長的冷卻時間。履帶在功能上屬于切割單元,切割單元在一個計時過程中將連續輸送的不間斷材料分割成精確的管段。

     


     

             用于刀具驅動的AKM:采用AKM伺服電機驅動的刀通過精確調節的離心力來工作

     

             這種機器模塊與同步多軸系統中的三個Kollmorgen伺服驅動器配合使用,“牽引履帶被定義為主機。”Breyer開發部門(R&D)的員工Andreas Bauknecht介紹說。履帶速度由另外兩個驅動器決定,它們將塑料管切割成所需要的長度。Kollmorgen公司的ICH直線電機與產品的主流速度同步,負責切割刀片的定位。從技術上講,該程序可以與飛鋸相提并論,在每次切割之前,線性電機對由AKM伺服電機驅動的切割頭進行定位,并負責其在切割期間的進給,產品和工具之間每個最小的速度偏差都會不可避免地導致螺旋切割。

     

             過程進一步優化

     

             憑借新的運動控制解決方案,Breyer現在能夠更好地繼續優化相互精確配合的流程,多軸伺服系統的大腦是Kollmorgen的PCMM運動控制系統,緊湊型設備控制AKD類型的三個伺服驅動器,并通過Profinet與上一級的西門子PLC進行通信。Kollmorgen的自動化套件(KAS)用于創建運動配置文件,例如以電子凸輪的形式。圖形化編程解決方案使用基于標準的PLC-Open for Motion方法以及Kollmorgen的網絡模塊“Drag-&-Drop”。

     

             從執行器的角度來看,兩個AKM伺服電機用于履帶進給和刀具驅動,EAT有限公司(電子驅動技術)的工程專家正在使用ICH系列的Kollmorgen直線電機作為其定位的系統合作伙伴。Breyer、EAT和Kollmorgen三方合作開發是制造商、系統集成商和OEM之間成功合作的一個很好的例子,Kollmorgen和EAT已經合作了30多年。“我們深入參與伺服技術和自動化,我們可以與Kollmorgen一起在工程領域為我們的客戶提供特種機械制造方面的服務。”來自Breisgau Freiburg的EAT技術總監和獲授權者Christian Reinsch強調說。

     


     

             PCMM運動控制器和AKD:運動控制器PCMM和伺服放大器AKD的組合為Breyer公司提供了一個緊湊而性能強大的運動控制系統

     

             Reinsch對線性驅動器的精致安裝尤為熱衷,因為Kollmorgen設計的ICH系列可以在連續運行時提供175~5341N(峰值力超過12000N)的進給力,速度范圍在1~5m/s,加速度在3~10g之間,具體取決于結構尺寸的大小。設計中的細節將齒槽效應(齒槽轉矩)降至最低,這是高質量控制的一個重要方面,包裝過程中恰恰需要這點。

     

             在控制層面上,PCMM使用KAS的編程功能來匹配進給速率、線性單元和刀驅動,如果履帶采用AKD伺服驅動器來設置速度,線性單元采用完美設計的電子凸輪形式進行“黃油般軟”的定位,那么刀驅動器必須完成非常精確的轉速斜面。

     

             通過改造提高生產力

     

             這些細節就是博登湖的機械工程師現在依靠PCMM進行運動控制的原因,與先前使用的基于Kollmorgen伺服控制器S700的伺服驅動器技術相比,現有技術提供了更多的優化可能性。“通過Pipe網絡,我們可以更好地控制所有的制動和加速過程。”Reinsch強調說。KAS內部的工程環境使切割不僅取決于位置,還可以通過印刷標記控制,如果切割模塊需要將已打印的塑料管切割成合適的長度,這個任務會變得非常重要,例如用于針對多色牙膏的層壓材料。“為此我們也需要一個良好的驅動技術,以確保高品質。” Andreas Bauknecht總結道,他與Christian Reinsch一樣對PCMM的迅速切換很滿意。這種速度首先歸功于Pipe網絡和以太網通信,通過它們可以舒適,快速地訂制復雜的電子凸輪,因此運動控制帶來了真正的改造潛力,特別是通過實時以太網通信,對提供高級PLC的制造商沒有限制。

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