運動控制與電動缸技術取代人工操作環節
基于 PC 的控制技術在門窗加工中的應用
http://www.moduwu.com 2025-11-14 16:36 來源：德國倍福自動化有限公司
比利時設備制造商 CNC Solutions 與 Calvet 公司通過創新設備方案，實現了鋁合金門窗加工從人工到自動化的轉型。其中，倍福 AA3000 電動缸配合高性能驅動技術與運動控制系統，為窗框壓合工序提供了至關重要的精密控制能力。
在壓制窗框之前，系統會根據窗戶尺寸精確定位緊固件。
總部位于澤利克的機床制造商 Calvet 公司致力于通過新型機床實現門窗加工全流程的深度自動化。“我與同樣在定制化系統領域深耕多年的機床制造商 CNC Solutions 及倍福專家團隊攜手，共同推動這一精密方案成功落地。”Calvet 的總經理 Stefan Nees 解釋道。“我們很榮幸能夠貢獻在 CNC 加工和機器人應用領域的技術專長。”總部位于比利時梅嫩的 CNC Solutions 公司總經理 Lander Debruyne 補充道。
門窗制造質量與產能雙升級
傳統型鋁合金門窗型材連接依賴組角機，前期仍需多道人工工序，生產團隊需要嚴格把控才能確保門窗框架的最終品質。“我們已經將裝配、涂膠、壓合、檢測和拋光等工序整合到中央工作站以實現全自動化。”Stefan Nees 強調。
未來，操作人員只需將窗框型材放置在搬運裝置上。傳感器隨即校驗部件插入及裝配的正確性與匹配度。檢驗通過后，型材就會被定位并通過支架固定，再施加所需的力完成壓合。“這一自動化工藝使我們能夠在質量層面提高標準，并實質性地提升門窗加工效率。”
三個電動缸組成一個夾爪
除了質量和生產效率外，設備靈活性也是核心設計要素。面對多樣化的型材規格、壓合位置及粘接工藝，兩臺六軸機器人構成了系統核心。機器人會根據所生產的窗戶尺寸范圍（ 300 毫米到 4500 毫米），自動定位并抓取對應工序所需的工具。“這個工藝的創新突破在于組角工藝專用夾爪。”Lander Debruyne 熱切地說道。該夾爪由三臺配備絲杠傳動的 AA3000 系列電動缸構成基礎架構“通過實時評估驅動電流和扭矩，設備能夠感知壓合力并對其進行動態控制。”Stefan Nees 解釋道。
過去兩年間，CNC Solutions 一直采用基于 PC 的控制技術和 CX2043 嵌入式控制器控制各類項目。
CNC Solutions 選擇使用倍福基于 PC 的控制技術及其它組件并非巧合。Lander Debruyne 解釋道：“大約兩年前，我們改用倍福平臺及 CX2043 嵌入式控制器作為標準控制系統，因為彼時供應商持續存在供貨問題。”CNC Solutions 還標準化地使用史陶比爾機器人，這些機器人可以通過 EtherCAT 和 uniVAL 驅動進行集成和高效控制。“控制技術的更換并非一蹴而就。”Lander Debruyne 表示，“但在應用工程師 Maarten Knevels 的支持下，我們身邊始終有一位真正的專家隨時待命。”目前已有七臺配備基于 PC 的控制技術的設備被客戶投入使用。“在過渡階段，我們的應用工程師會全程提供支持，全力確保設備能夠順利啟動運行，同時還會協助現有客戶引入并實施新技術。”倍福比利時分公司客戶經理 Cédric Sabbe 補充道。
除了機器人之外，還通過 TwinCAT 3 和 AX8000 多軸伺服系統控制 15 個 CNC 軸（AM8000伺服電機 和 AA3000 電動缸）。Calvet 和 CNC Solutions 還使用了 EtherCAT 端子模塊以及眾多防護等級高達 IP67 的 EtherCAT 端子盒讀取信號并控制直接安裝在移動部件上的執行器。Cédric Sabbe 指出：“緊湊型驅動系統結合伺服電機的單電纜連接技術，在節省空間的同時，還能實現快速安裝。”
機器人、CNC 與運動控制的靈活組合
“該項目的主要挑戰在于確保完美協調每一個工藝環節。”Stefan Nees 說道。這正是 TwinCAT 3 NC PTP、NC I 和 CNC 大顯身手的地方，它們負責實現對所有軸的高要求協調控制。操作人員通過 CP2918 控制面板接收訂單設置指令，并可利用它實時監控設備運行狀態。訂單數據通過窗框型材上的條形碼從中央訂單管理系統加載到系統中。Calvet 公司通過 TwinCAT 3 Serial Communication（TF6340）和 TwinCAT 3 Database Server（TF6420）實現了條形碼掃描器與 IT 系統的高效連接。“為最大限度地簡化操作，設備僅設兩個按鈕供操作人員切換工序步驟。”Stefan Nees 解釋道。其操作簡便性已達到極致。
首套系統已在布魯塞爾的一家門窗制造商完成部署，目前正接受現場檢驗。“這些現場反饋將幫助我們將原型機升級為高性能標準機器。”Stefan Nees 總結道。
關于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業，創立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作伙伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶于上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。
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