如果您問普通用戶什么是可變、可調的板條框架，您看到的可能會是一臉茫然。而如果您向 Koch 公司的工程師提出同樣問題，答案可能會是：他們正在使用 Beckhoff 直線電機和 PC 控制的 SBFD-B-NC 設備，因此，板條框架的生產(chǎn)將變得更快、更好、更經(jīng)濟。由于使用了現(xiàn)代化的工業(yè) PC 控制器，特別為SBFD-B-NC 安裝的 31 臺直線電機設備使得鉆孔和銑槽正好匹配。
Koch 的開發(fā)人員利用Beckhoff 的獨門技術迅速地將旋轉運動轉換成了直線運動
作為德國的一家非標木工機械制造商，Koch Maschinenbau公司如果想要每小時生產(chǎn) 500 個框架的話，他們絕對不能浪費時間。當然，由于他們一直都采用 Beckhoff 先進的工業(yè) PC 技術，若想節(jié)約生產(chǎn)時間也并非難事。Beckhoff 在這方面經(jīng)驗豐富：它曾幫助 Koch 公司應用 PC 控制技術在 PC 上采用標準 Windows 軟件進行調試仿真和遠程服務 / 診斷來節(jié)約時間。為了尋求一種更節(jié)省時間和更加優(yōu)化的方案，他們研發(fā)出一項利用加工站內的旋轉驅動來改善鉆頭定位的技術。控制技術經(jīng)理 Leo G.vert 立即就想到了在電子行業(yè)中安裝 SMD 元件過程中精確定位電路板時所選用的直線驅動器。由于他們的合作伙伴 Beckhoff 在該領域表現(xiàn)也也非常出色，雙方一拍即合，誕生了這樣一個構想：由雙方合作開發(fā)設計 SBFD-B-NC 設備。Koch 的管理層為此大開綠燈，一臺功能非常強大、維護工作最少及能夠適應時間要求的木工機械就此誕生。
在該解決方案開發(fā)伊始，精力主要放在設備定位功能的改善上。用直線驅動取代了齒軌上的旋轉驅動，使得定位過程變得更快、更加精確。這臺長寬為 10 m x 15 m 的設備將用于板條框架的木材同時分為頭部、中部和底部三個部分。然后，操作人員選擇加工步驟，決定是先加工右邊還是左邊。
最后，鏈條輸送帶將木材坯料沿 ＋Y 方向依次輸送到 9 個加工工位。在傳統(tǒng)的解決方案中，鉆銑設備安裝在吊運式輸送機上，它通過齒軌來移動，對已經(jīng)編好程序的鉆孔和槽進行加工。由于在這里用直線驅動取代了旋轉驅動，使得定位過程更快而且更加精確。一般來說，直線電機適合用在旋轉電機機械結構受限的地方，或者是在動態(tài)性能、同步和加速方面有特殊要求的場合。
直接驅動帶來了 10％ 的成本優(yōu)勢
控制專家 G.vert 指出：“對我們來說，看起來這是正確的技術選擇。每個工位上的吊運式輸送機仍然必須接收多至 9個鉆頭，并將它們移動到位?！睂τ谶@項作業(yè)任務來說，Beckhoff 的直線電機 AL2000 是理想選擇。AL2000 的移動速度可以達到 10 m/s，并且在運動中還可以獲得很大的加速度。“從管理角度來講，相對獨立的直接驅動很容易人被遺忘，因為在一個加工工位里所有直線電機都共用一條磁性軌道，可帶來更大的經(jīng)濟效益。”G.vert 解釋說。
G.vert 承認，安裝外部測量系統(tǒng)，在一定程度上會降低成本優(yōu)勢?！暗辽儆?8 個驅動可以節(jié)省 10 ％ 的成本?！背私?jīng)濟原因之外，Koch 也認識到該系統(tǒng)在技術上的優(yōu)勢，特別是以下幾個方面：
│直線伺服電機無機械磨損，
│直線伺服電機定位速度快，而且無過沖，
│易于調試運行，
│多個電機可以在一條軌道上同時運行。
“對于機器制造商來說，這些優(yōu)點不容忽視，因為除去冠狀齒輪后，移動距離就幾乎沒有限制了。”Koch 公司的軟件工程負責人 Oliver Bexte 補充道。他把時間優(yōu)勢看作另一個主要優(yōu)勢。最大的區(qū)別不在于工件的實際加工情況，而是在于建立和改進繁重的鉆孔任務。它所需要的定位精度在0.1 mm 到 0.01 mm 之間。直線電機的重復定位精度也是非常卓越的。Bexte 對這項技術很有信心，他解釋說：“在實際測試中，我們用千分表測試了數(shù)百次，通過比較表明定位精度并沒有什么變化?！笔聦嵶C明，并沒有像旋轉電機那樣發(fā)生瞬變現(xiàn)象，這就意味著某些簡單的控制參數(shù)設置工作變得更加簡單了。
儀表管理更加輕松
就精度來講，Koch 專用設備上使用的儀表技術也非常關鍵。在按長度切割原材料時，研發(fā)人員使用了 Sony 的磁性編碼器系統(tǒng)，只需將它用膠水粘到軌道上即可。這樣做的好處是擁有了一個參考凸輪和高分辨率閱讀器頭。Bexte 指出：“這種傳感器的優(yōu)點是可以調整，只需幾個步驟即可，時間不超過 5 分鐘?！避浖こ處熅嬲f，在操作的時候必須非常小心，因為磁性工具可以損壞整個測量系統(tǒng)。Beckhoff公司研發(fā)人員們目前正在為突破這一限制而不懈努力。他們目前正在研究在直線電機內部采取何種措施使電機免受外部干擾。其測量原理包括使用次極部件的磁鐵來確定位置和速度。增量式編碼器使用它們的磁場強度可以每 24 mm 發(fā)出 1000 個增量信號（24 mm 對應于直線電機的一次邏輯旋轉）。將信號輸入到 AX2000 驅動器，就可以獲得 0.1 mm的定位精度。
與需要水冷直線驅動的大功率機床以及需要昂貴的光電測量系統(tǒng)的高精度機床應用相比，這里所講的解決方案對于木工機械和包裝機械來講是理想的。Koch 的控制工程師更喜歡直接驅動的另一個原因是：使用 TwinCAT 可以直接將其無縫集成到現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)中。伺服驅動器通過 Beckhof的 Lightbus 來實現(xiàn)定位，而用于簡單定位任務的驅動則可以通過 CANopen 來操作。
使用 Beckhoff 工業(yè) PC 控制 69 根軸
SBFD-B-NC 木工機械是用來鉆銑木工部件的自動化機器，然后再由這些部件制成板條框架。該設備由一臺裝有Pentium 4 和 15” 面板的工業(yè) PC 來控制。操作系統(tǒng)采用的是 Windows2000 專業(yè)版，自動化軟件采用的是TwinCAT NC PTP，PLC 周期時間為 10ms。
總共使用了 5 個機械加工站，共 31 臺AL2000 直線伺服電機，可提供的最大移動速度為 1000 mm/s，可以確保加工頭的精確定位。這些電機和另外 3 臺旋轉電機一起通過四個 Lightbus 環(huán)耦合到系統(tǒng)中。用于靜態(tài)定位的鏈式輸送機通過 CANopen 連接。這臺設備同時包括 27 個帶有 CAN 總線接口的定位驅動器、7 根快軸和蠕動軸。輸入和輸出總數(shù)為 1134。
