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　　在服務年限已經(jīng)超過30年的老舊設備上進行合理化改造也可能是值得的.一款1975年出廠的圓磨磨床加裝了一個自動化操作站,現(xiàn)在設備已經(jīng)可以自動工作將近3h.機器人除了服務于裝載和卸載作業(yè)之外,還可用于內(nèi)置的測量系統(tǒng).

　　Unirobot是一種模塊化的機床自動化系統(tǒng)。機器人對外圓磨床進行裝載和卸載

　　在服務年限已經(jīng)超過30年的老舊設備上進行合理化改造也可能是值得的。一款1975年出廠的圓磨磨床加裝了一個自動化操作站，現(xiàn)在設備已經(jīng)可以自動工作將近3h。機器人除了服務于裝載和卸載作業(yè)之外，還可用于內(nèi)置的測量系統(tǒng)。

　　設備通過采用機器人進行裝載和卸載作業(yè)，被視為是一種有效的合理化改造手段。但是，對一種于1975年出品的機床進行自動化改造是否值得？私營企業(yè)Lerchenmüller Systeme公司敢于進行這樣的嘗試并在FMB公司訂購了一臺配備完善的自動化工作站設備。該設備將被用于Lidk?ping 4B型外圓磨床上。合理化改造的效果令人折服，這是因為該企業(yè)在此期間還為其新型的Mikrosa Kronos L660機床設備配備了一個Unirobot自動化工作站，從而達到無人操作、三班作業(yè)的滿負荷作業(yè)，由此可以明顯加速對設備的大約700000歐元的投資回收。

　　圖1 Lerchenmüller Systeme公司Bernbeuren工廠關注于無心式磨削、連貫性磨削、平磨和圓磨

　　擁有大量生產(chǎn)設備的Lerchenmüller Systeme家族公司關注于對100mm以下直徑和660mm以下長度的無中心式的磨削和連貫性的磨削作業(yè)（4m長度以下）以及平磨和圓磨。除了金屬工件之外，也可以精加工塑料、鈦和玻璃工件。用戶來自各個行業(yè)，其年銷售量可以達到大約500萬件（圖1）。

　　機器人延長機床設備有效運行時間

　　用戶期待Lerchenmüller公司能夠達到良好的問題解決質(zhì)量、很高的靈活性、嚴格的供貨期限、精細穩(wěn)定的制造質(zhì)量和較低的單件制造成本。因此，公司業(yè)務必須注重自身制造流程和成本結構的持續(xù)優(yōu)化。　

　　圖2 穩(wěn)定存取8~10個偏心軸的工件存取托盤是兩個Unirobot自動化工作站的顯著特征

　　深受人們喜愛的技術解決途徑便是機床配備機器人，實現(xiàn)自動化。機器人設有一個可儲存毛坯件和成品的儲庫，可以顯著提高機床設備的有效運行時間。成功的自動化方案應該對成本核算帶來積極的影響。在正常的經(jīng)濟條件下，具有競爭力的工件成本可以吸引用戶的訂單。

　　在新型機床設備上使用工件搬運自動化技術已經(jīng)屬于正常事情，而且所有的供應商均可提供相應完整的技術方案，但是對于現(xiàn)有的機器設備來說，問題是向機器人工作站進行投資是否值得。FMB Maschinenbaugesellschaft公司的回答是，就自動化而言，并非是設備的新舊和設備的類型，而是其技術狀況才是具有決定性影響的。

　　圖3 用于Motoman機器人的DX100型便攜式可編程裝置，具有緊湊、輕型、舒適的特點。

　　磨床自動存取100件偏心軸

　　FMB公司于2010年在Lerchenmüller公司把Unirobot自動化工作站與無心磨床進行聯(lián)接（圖2）。通過所提供的Unirobot自動化工作站，生產(chǎn)成本連續(xù)得到改善。磨床有能力自行對100件偏心軸進行存取，由此，所投入的大約80000歐元可以得到償還。在每個工件為105s循環(huán)加工時間的條件下，機床設備可以達到接近3h無人操作的作業(yè)狀態(tài)。

　　長度為356mm、直徑為60mm的偏心軸毛坯件通過Motoman機器人被引向10個堆垛托盤上。通過精心碼放設計，在400mm×600mm規(guī)格的工件托架上，可以安全地存儲10件偏心軸。除了對毛坯件進行堆垛之外，機器人還可以把成品件分門別類地放入到托盤上。毛坯件托盤碼好后，機器人即把托盤送到存儲垛上。這個過程反復進行，直至最底下托盤騰空為止。

　　除了裝載和卸載作業(yè)之外，機器人還可服務于位于Fuchstal的SMB公司所提供的內(nèi)置的測量裝置。在工作站里，接受加工的偏心軸的長度和直徑可以通過動壓技術原理，得到微米級的精確測量（圖4）。

　

　　圖4 兩個機器人工作站集成了精密和耐臟的動壓測量裝置，保證了質(zhì)量。

　　帶有兩個托盤垛的小車作為毛坯件和成品件的緩存

　　Lerchenmüller公司首先自行對設備進行自動化改造。在新近所購置的Mikrosa Kronos L660磨床上配備了完善的Unirobot自動化工作站，以實現(xiàn)無人操作的圓磨作業(yè)。該磨床三班作業(yè)，對注塑系統(tǒng)的590mm×60mm規(guī)格的偏心軸進行磨削。每個儲存托盤可接受8個工件，儲區(qū)一次可以存儲10個托盤，兩個地面工作點之間的傳遞時間為55s，該自動系統(tǒng)運行大約為74min。

　　第一套Unirobot工作站通過兩個由工作區(qū)和閘門隔開的工作區(qū)間進行托盤垛的存取，而用于Mikrosa磨床上的自動工作站則被用作帶有兩個托盤垛、對毛坯件和成品件進行緩存的小車。由于有兩輛車可供使用，托盤可以得到安全的裝載或卸載。在工作站內(nèi)，更換小車所需的時間不足1min。對于兩個無中心式磨床的多班作業(yè)，雖然每班仍需要一名操作人員跟班，但是，該操作人員卻有充足的時間去為下一個客戶準備出所需加工的工件。

　　新自動化技術保障安全優(yōu)先

　　作者：JÖRG NIERMANN文章來源：MM《新自動化》 發(fā)布時間：2012-05-24

　　圖1  自舞臺技術實施現(xiàn)代化改造以來，杜伊斯堡劇院現(xiàn)在主要使用固定安裝的配有2×22"觸摸屏的Opencue控制臺

　　杜伊斯堡劇院舞臺所用的技術已有很長時間，所以該劇院決定在幕后安裝新的電動設備驅(qū)動后臺機構。用于控制100臺以上驅(qū)動裝置的新自動化技術，如今可滿足符合SIL 3的安全要求。

　　牽引裝置、杠桿系統(tǒng)以及其他久經(jīng)考驗的機械裝置和大部分使用已久的減速馬達雖然仍在繼續(xù)工作，但控制采用的是自動化行業(yè)專業(yè)公司Unican的新型系統(tǒng)。這種使用性能極好的成套方案達到了SIL 3的安全要求。它包括HMI操作臺、功能強大的軟件和許多配有現(xiàn)代化軸線控制器的成套開關柜，以及數(shù)十個采用新型變頻器的驅(qū)動單元。

　　在歌劇院和舞劇院中，手工操作的探照燈、幕布和舞臺器械已很少使用。如今，全套的自動化技術以及大量的驅(qū)動單元，負責在演出過程中的適當時間為舞臺搬運更換布景時所用到的厚重幕布，隨時將聚光燈更換到適當?shù)奈恢茫蛘呤挂粝裨O備精確協(xié)調(diào)地運行。Neusser Unican GmbH公司是各類舞臺的全面自動化方案、操作方案和控制方案的重要制造廠家之一。

　　有了同名軟件的Opencue，歌劇院、舞劇院、會議中心和類似機構便有了一整套系統(tǒng)，它們既可以帶有固定安裝的操作平臺，也可以選配便攜式操作臺。HMI設備可以經(jīng)過其圖形界面順暢地進行操作，可隨時監(jiān)控，也可對舞臺上部機構和下部機構中多達240個驅(qū)動裝置進行靈活的演示編程。

　　安全措施保障了員工的人身安全

　　在歌劇舞劇院里，許多牽引裝置以及其他設備在實際運作上都不可避免地貼近演員和技術人員，且距觀眾也并不遠。由于同時還要搬運重物，更增加了潛在的危險性。為了避免發(fā)生嚴重的事故，安全措施成為不可推卸的責任。在大多數(shù)情況下，必須保證與安全相關的電動部件符合EN 61508中的SIL 3綜合安全水平。

　　這項要求也適用于杜伊斯堡劇院里新安裝的系統(tǒng)。舞臺的現(xiàn)代化改造需要上部機構的74部驅(qū)動裝置，首先是驅(qū)動舞臺空間上部繩索牽引和鏈條牽引的驅(qū)動裝置，另外還有總共6個舞臺和下部機構傾斜底座的39臺驅(qū)動裝置。

　　圖2  安全可靠的現(xiàn)代控制方案包括用于劇院上部和下部設備100多臺驅(qū)動裝置中每一臺驅(qū)動裝置的成套開關柜

　　控制臺也以觸摸屏或鍵盤的形式進行操控

　　Unican為新的控制方案安裝了3個控制臺，其中兩臺配備了2×22"的顯示屏（圖1），另一臺配置了19"的控制盤。顯示器既可以立式安裝，也可以平躺式放置在控制盤操作。輸入既可以用觸摸屏直接進行，也可以用內(nèi)置于相應鋁制底座中的鍵盤進行，鍵盤配有背景光照的特殊按鍵，兩個操作棒和一個跟蹤球。底座采用移動式設計，以備可能發(fā)生的地點變化。作為固定位置的補充，還提供了一套配有12"觸摸屏的便攜式HMI。

　　不過，系統(tǒng)的最大部分還是100多臺驅(qū)動裝置的成套開關柜（圖2）。每一個開關柜里都使用了一臺ICU型軸向計算機。這種智能電子單元工作時不依賴所連接的驅(qū)動裝置，因而除了電驅(qū)動方案之外，原則上也適應液壓驅(qū)動和氣動方案。控制器提供雙重CAN接口，支持CAN-Open，還為SSI-Encoder配有兩個輸入端口，并配有一個內(nèi)置的緊急停車繼電器。對于SIL 3的應用，Unican提供的軸線計算機是雙通道結構。

　　變頻器系列開關柜可以接入控制方案

　　在杜伊斯堡劇院里，軸向計算機控制電動機。為此，在100多臺成套的開關柜中，每一臺都安裝了Nord Drivesystems公司的SK 535E型變頻器（圖3）。對于舞臺驅(qū)動來說，可靠的大功率電子裝置市場情況很好，這種電子裝置可以納入到Unican全面系統(tǒng)方案的安全方案里，而且它是具有令人信服的性能價格比的一種合適的功能配置。Nord當前的這種變頻器系列開關柜對此適用。

　　圖3  每座開關柜里都裝有一臺Unican軸向計算機（左下）和一臺Nord Drivesystems公司的SK 535E型變頻器（右上）

　　SK 500E系列的所有變頻器均標配內(nèi)置制動管理、制動斷路器、電網(wǎng)濾波器以及無傳感器的電流矢量調(diào)節(jié)裝置。該系列的基本類型配有5個可參數(shù)化的控制輸入端、兩個模擬輸入端、一個模擬輸出端和兩個繼電器輸出端，提供了靈活多樣的連接備選方案。該系列目前配備的電動機額定功率達37kW，從該系列中為杜伊斯堡劇院選出的是SK 535E系列中的機器，結構規(guī)格為5和6，功率為11kW或22kW。除上述基本配置之外，這種型號還分別配有兩個額外的數(shù)字輸入輸出通道以及一個用于轉(zhuǎn)數(shù)和扭矩調(diào)節(jié)的TTL輸入端。SK 535E系列支持EN 954-1或者EN 13849-1（最大安全類別為4，停車類別為0和1）規(guī)定的“安全停車”功能，并配備有直接內(nèi)置于電路板上的CAN-Open接口。

　　除此之外，配置范圍還包括Posicon模塊，該模塊提供性能強大的定位控制功能。此外SK 535E的控制卡還可以選用24V的外部電源供電。切斷功率電源后，亦可對參數(shù)數(shù)據(jù)和總線接口進行調(diào)用，這樣就提高了在線的可使用性，還可以進行諸如電梯疏散運行等特殊應用。

　　采用控制100多部上部機構和下部機構驅(qū)動裝置的新型自動化技術，杜伊斯堡劇院就有了一套滿足SIL 3安全要求的系統(tǒng)解決方案，有了一套適用的現(xiàn)代操作裝置，并可利用觸摸屏對全部設想進行編程。電氣設備的核心組成部分是用于舞臺驅(qū)動的成套開關柜，它們把部分仍在使用的電動機通過新型變頻器和智能軸使計算機從功能上可靠地連接到現(xiàn)代控制系統(tǒng)上。

　　自動化技術將成機床制造業(yè)轉(zhuǎn)型關鍵

　　機床工具產(chǎn)品自動化程度的高低,對機床的速度,精度等性能有著至關重要的影響,也成為了區(qū)分機床檔次的一個重要因素.據(jù)了解認為,先進的自動化技術與產(chǎn)品,無疑將成為機床制造業(yè)轉(zhuǎn)型所尋求的重要方向,其發(fā)展?jié)摿υ谶@種變化中必將得到凸顯.

　　機床工具產(chǎn)品自動化程度的高低，對機床的速度、精度等性能有著至關重要的影響，也成為了區(qū)分機床檔次的一個重要因素。據(jù)了解認為，先進的自動化技術與產(chǎn)品，無疑將成為機床制造業(yè)轉(zhuǎn)型所尋求的重要方向，其發(fā)展?jié)摿υ谶@種變化中必將得到凸顯。

　　在機床產(chǎn)品，尤其是高端機床產(chǎn)品中，自動化技術與產(chǎn)品幾乎作用于從控制機構、執(zhí)行機構到測量與反饋機構的各個部分，而目前這些應用于機床及機床生產(chǎn)線的各種自動化產(chǎn)品，幾乎都在發(fā)生著推陳出新的變革。作為中高端機床的控制中心，數(shù)控系統(tǒng)包含了運動控制、智能技術、自診斷等多方面的技術，多軸多系統(tǒng)的數(shù)控裝置已紛紛被研發(fā)出來并投入應用;伺服系統(tǒng)的控制方式，也逐漸由常規(guī)信號型向總線型過渡;伺服驅(qū)動器和電機也同樣向數(shù)字化、交流化和智能化的方向不斷發(fā)展。

　　在這方面，很多前沿的自動化技術趨勢也紛紛展現(xiàn)出來。例如直線電機、力矩電機的應用就是一個很好的例子。馬扎克、森精機大部分規(guī)格的龍門式導軌已經(jīng)不再采用滾動導軌，而改用直線電機，thk的直線電機在3000n負荷下，已經(jīng)能達到720m/min的速度，這不能不說是一個突破。而力矩電機以前只能用在小規(guī)格機床上，現(xiàn)在已經(jīng)可以應用于越來越大規(guī)格的機床。以上這些技術的成熟，也在不斷地促進著機床性能的提升。