使用PC控制和EtherCAT技術(shù)對吸頭注塑機進(jìn)行自動(dòng)化

Hekuma 公司總部位于德國 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)化系統幫助塑料行業(yè)創(chuàng )造可持續的競爭優(yōu)勢。除了注塑工藝上游和下游自動(dòng)化中的裝脫模系統用到的復雜的中子之外，公司的核心競爭力還包括開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的交鑰匙解決方案和產(chǎn)品方案，如用于動(dòng)態(tài)部件搬運的“Sigma Inside”。Hekuma 專(zhuān)注于醫學(xué)和汽車(chē)工程市場(chǎng)領(lǐng)域，以及快速消費品行業(yè)。

技術(shù)升級帶來(lái)性能大幅提升

最近，Hekuma 公司的醫學(xué)工程部門(mén)打造出了最新一代吸頭生產(chǎn)設備。如果公司要繼續用其先進(jìn)的機械設立新的行業(yè)標準的話(huà)，控制技術(shù)的升級就變得非常關(guān)鍵。Hekuma 公司軟件開(kāi)發(fā)服務(wù)部門(mén)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通訊系統配套使用時(shí)，能夠實(shí)現真正意義上的突破。與我們的競爭對手相比，我們的設備體積只有一半，但卻能夠實(shí)現兩倍的產(chǎn)量。高速EtherCAT 通訊技術(shù)為實(shí)現 100 % 的質(zhì)量控制做出了重要貢獻。聯(lián)機檢測各個(gè)不合格工件的能力，將它們分揀出來(lái)，并從一個(gè)緩沖區里替換掉這些不合格工件，這為我們的客戶(hù)帶來(lái)了無(wú)與倫比的附加值。”

小型吸頭需要復雜的加工工藝

這一生產(chǎn)系統的第一個(gè)部分要用到兩個(gè)電動(dòng)注塑機，每個(gè)注塑機有一個(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)工件輸送系統中

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

4. 分揀出檢測到的不合格工件

5. 從緩沖區填補空白

6. 用檢查的合格品填補組合架

7. 在架子上打印日期和批號

8. 堆垛并用可撕的保護膜給填滿(mǎn)的架子打包

精確處理和優(yōu)化質(zhì)檢

快速和精確的運動(dòng)控制和高效的“實(shí)時(shí)”質(zhì)量檢驗需要使用龐大且功能強大的控制系統和高速數據通訊系統。Gorazd Jeri? 解釋說(shuō)道：“設備的復雜程度高，這也意味著(zhù)它們會(huì )有很多系統接口，這在以前用 PLC 技術(shù)是很難滿(mǎn)足的。若要在一個(gè)傳統的 PLC 架構中實(shí)現這一點(diǎn)，則需要花費巨額成本，而且還會(huì )對運行的性能帶來(lái)不利的影響。無(wú)論如何，這都需要在 PC 上完成復雜的運算，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、數據庫連接和以太網(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實(shí)的基礎。Hekuma 已采用此項技術(shù)實(shí)現了最大偏差僅為 0.005 mm 的軸向控制，從而實(shí)現了良好的參考值處理，軸的運行也極為平穩。Gorazd Jeri? 補充說(shuō)道：“還增加了其它很多新的功能，如超調功能，以減少廢品站的速度，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(zhù)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 伺服電機通過(guò)緊湊型 EtherCAT 伺服電機端子模塊 EL7201 控制，負責實(shí)現這些運動(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中。

Gorazd Jeri? 通過(guò)將 PLC 技術(shù)轉向使用基于 PC 的控制技術(shù)在 Hekuma 吸頭注塑機生產(chǎn)線(xiàn)的性能上取得了巨大突破，并預見(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)行的一致的面向對象的編程和 XTS eXtended Transport System 的部署

EtherCAT 端子模塊系統能夠實(shí)現緊湊的自動(dòng)化解決方案，它可以根據機器模塊精確調整。EtherCAT 還包含完整的設備安全功能 — 從注塑機上的監控到通過(guò) TwinSAFE通訊系統實(shí)現的急停功能

一致的模塊化機器設計的基礎

將近 11000 個(gè)變量和 3000 多個(gè)組件，這一驚人的數目很好地證明了整套吸頭注塑生產(chǎn)線(xiàn)的復雜性有多高。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)現了能夠非常輕松地從工程設計過(guò)渡到運行的機器設計：“通過(guò)使用 Beckhoff 的自動(dòng)化技術(shù)，我們實(shí)現了一致的模塊化機器設計 — 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用和機器類(lèi)型都能夠通用。此外，后續的生產(chǎn)線(xiàn)修改變得簡(jiǎn)單很多。”