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數控系統在無(wú)人車(chē)間的應用
采用了高性?xún)r(jià)比的嵌入式硬件設計的NC300 數控系統，搭配臺達專(zhuān)用伺服系列、主軸及新一代通訊網(wǎng)絡(luò )DMCNET進(jìn)行高速數據傳輸及控制， 滿(mǎn)足高速、高精的機械切削加工目的。
隨著(zhù)勞動(dòng)力成本的不斷上漲以及自動(dòng)化技術(shù)的高度發(fā)展，眾多制造企業(yè)將目光投向了無(wú)人車(chē)間。目前，工業(yè)機器人已經(jīng)廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域，如汽車(chē)及其零部件制造、機械加工、電子、橡塑、食品工業(yè)、木材與家具制造等行業(yè)，這使得“車(chē)間無(wú)人”不再是空想。但是，無(wú)人車(chē)間的成功運行還有賴(lài)于控制系統，就像人的大腦一樣，控制系統決定著(zhù)無(wú)人車(chē)間的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
對于制造業(yè)而言，無(wú)人車(chē)間的靈魂就是數控系統。對此，高可靠度的臺達NC300數控系統采用DMCNET總線(xiàn)控制， 提高了系統的穩定性和高速通訊傳輸能力， 為無(wú)人車(chē)間的實(shí)現提供了整體解決方案。
項目背景
目前，國內很多制造企業(yè)存在設備自動(dòng)化程度低以及部分設備逐漸老化的問(wèn)題，這直接導致了企業(yè)生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品廢品率高，與此同時(shí)，人工在PPI(生產(chǎn)者物價(jià)指數)方面所占的比例越來(lái)越大， 使得工廠(chǎng)利潤不斷被壓縮。面對這些挑戰， 轉型升級是制造企業(yè)的唯一出路，而創(chuàng )新才是企業(yè)可持續發(fā)展的重中之重。未來(lái)， 企業(yè)還需進(jìn)一步調整生產(chǎn)結構，減少人工參與，優(yōu)化廠(chǎng)區管理，提高生產(chǎn)效率。所以，自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)是未來(lái)機械制造企業(yè)的必然選擇。
青島某機械制造有限公司主要研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)各種型號的摩托車(chē)曲軸、壓縮機曲軸、園林機械曲軸等各種軸類(lèi)部件， 年生產(chǎn)能力達300 萬(wàn)套(件)，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)規模位居行業(yè)前列。該公司為早期國企改制單位，隨著(zhù)訂單的增多，陳舊的設備已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。但是，在生產(chǎn)線(xiàn)成本的嚴格控制下，高價(jià)的進(jìn)口設備被拒之門(mén)外。經(jīng)多方考慮，該公司決定在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上的加工中心、鉆攻機、數控銑設備中引入臺達高性?xún)r(jià)比產(chǎn)品—— NC300 數控系統。
臺達系統特點(diǎn)
臺達全新的泛用型CNC 控制器，采用了高性?xún)r(jià)比的嵌入式硬件設計，實(shí)現了低耗能、減少溫升、增加系統穩定性的目的;另外，搭配臺達專(zhuān)用伺服和主軸，及新一代通訊網(wǎng)絡(luò )DMCNET(Delta Motion Control Network)進(jìn)行高速數據傳輸及控制;整合高速/ 高運算精度晶片，擁有架構即時(shí)分工的多控制核心，包括人機操作界面核心、運動(dòng)控制核心、程序控制核心三大核心，由各自的高速運算器進(jìn)行處理， 可以提升控制器的處理效能，滿(mǎn)足高速、高精的機械切削加工要求。
此外，該系統抗噪聲能力佳，省配線(xiàn)， 節約裝機時(shí)間;可以實(shí)現高速、高分辨率的伺服控制;還可以發(fā)送及回授高精度命令，避免傳統高速脈波命令遺失問(wèn)題;伺服參數管理簡(jiǎn)便，方便調機;彈性大、可靠度高;可以實(shí)現實(shí)時(shí)多軸同步控制。系統搭配臺達ECMC 高精度伺服馬達、20- bit 等級(1280000P/rev)編碼器，提升了定位精度與低速運轉穩定度。
生產(chǎn)流程
工人將毛坯送到車(chē)間門(mén)口，通過(guò)碼垛機將毛坯搬運到送料車(chē)上，送料車(chē)根據總機呼叫進(jìn)入到放料區域，再通過(guò)碼垛機把料盤(pán)送到旋轉傳送帶上。
第一臺機器人從傳送帶取出毛坯將其放置到第一臺數控設備內進(jìn)行加工，完畢后機器人將材料取出，同時(shí)放入未加工產(chǎn)品， 把第一道工序加工完的產(chǎn)品放入自動(dòng)測量?jì)x上進(jìn)行測量，合格產(chǎn)品放入下一工序，不合格產(chǎn)品被放入不合格區，同時(shí)，測量?jì)x將測量結果告知數控機床，進(jìn)行磨耗誤差補償。后續加工按此流程進(jìn)行一一傳送。
當總機通知進(jìn)行產(chǎn)品清空時(shí)，機器人把設備加工完的產(chǎn)品全部取出到料道中，并告知機床加工終止，機器人進(jìn)入休眠狀態(tài)。
整個(gè)生產(chǎn)流程分為兩個(gè)單元完成，第一單元完成初加工，第二單元完成深加工， 便于設備維護以及新產(chǎn)品調試。
項目實(shí)施
該項目中，臺達NC300 數控系統分別布置在以下機床中：
鉆攻機床1 號機的加工任務(wù)是鉆孔， 兩邊工作臺加工不同產(chǎn)品;加工中心2 號機的加工任務(wù)是分度鉆孔;銑床3 號機的加工任務(wù)銑鍵槽，左工序;銑床4 號機的加工任務(wù)是銑鍵槽，右工序;加工中心5 號機的加工任務(wù)是鉆軸向孔;加工中心6 號機的加工任務(wù)是鉆盤(pán)面孔;加工中心7 號機的加工任務(wù)是鉆盤(pán)面孔。每一臺機床都配置了臺達NC300A-MS-A 分體數控系統和8 寸彩色液晶顯示屏，并搭配遠程IO 單元和ASD-A2 系列伺服及ASD-S 系列主伺服。
項目的實(shí)施過(guò)程中， 臺達的數控系統起到了極為重要的作用。首先， 根據生產(chǎn)線(xiàn)的邏輯流程規劃， 臺達NC300 數控系統通過(guò)PLC 邏輯編程， 實(shí)現了機器人與總機之間的信號交換，可實(shí)時(shí)反饋系統的加工狀態(tài)和產(chǎn)品的加工數據，便于總機統一管理。其次，臺達通過(guò)強大的A2 伺服直接輸出模擬電壓，并將數據傳送到總機，工程師可以根據需要了解機床的運行數據，如數控系統主軸轉速和進(jìn)給速度等。
刀具的工作狀態(tài)直接影響加工精度及產(chǎn)品質(zhì)量。所以，加工時(shí)，刀具的管理至關(guān)重要。臺達NC300 數控系統通過(guò)二次開(kāi)發(fā)界面，為客戶(hù)定制了刀具壽命管理及斷刀保護功能，使客戶(hù)及時(shí)地了解刀具的使用狀態(tài)。
臺達的數控系統進(jìn)一步優(yōu)化了PLC 設計，設置了一系列安全保護功能，確保生產(chǎn)線(xiàn)可以安全可靠生產(chǎn)。而對于加工程序處理，臺達通過(guò)ETHERNET 網(wǎng)絡(luò )由總機統一管理。
此外，臺達數控系統通過(guò)自帶的伺服自動(dòng)調整功能，以及有效的增益調整工具，對機床性能及加工產(chǎn)品的光潔度進(jìn)行控制，使其達到最佳控制特性，同時(shí)，求取控制回路中慣量數值、帶寬和增益值，將相關(guān)的增益參數自動(dòng)算出并且傳入伺服放大器中，使伺服系統發(fā)揮最大效能，并通過(guò)共振抑制功能，對機臺產(chǎn)品的共振點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)捕捉濾波處理，使機臺運行更加平穩。
數控系統的實(shí)時(shí)監控功能和方便維護的特性在生產(chǎn)線(xiàn)的運行中也是非常重要的�？焖俚木S護可減少生產(chǎn)線(xiàn)停機時(shí)間，減少停機帶來(lái)的損失;通過(guò)系統監視功能，工程師可隨時(shí)查看伺服運行狀況及負載情況;系統的診斷功能可對外部控制動(dòng)作進(jìn)行診斷判別，方便工程師快速查找故障問(wèn)題。
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