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具有良好開放性和較強自適應能力的倍福自動化平臺助力優(yōu)化機械設計方案

作為3D激光加工技術(shù)的先驅(qū)，通快（Trumpf）公司除了提供光束光源和光束傳輸組件之外，還提供各類激光切割機及成套系統(tǒng)解決方案。通快公司先進的TruLaser Cell系列3D激光切割機采用了倍福工業(yè)PC技術(shù)和EtherCAT I/O組件。他們的新一代TruLaser Cell 8030結(jié)合了3D激光切割的最大加工可靠性和生產(chǎn)效率。

升級版TruLaser Cell 8030專為汽車行業(yè)設計，可以根據(jù)具體需求靈活配置。用戶可以在用于切削門環(huán)和完整側(cè)部的大尺寸型號或者用于生產(chǎn)白車身的各個單件和部分區(qū)域加工小尺寸型號之間進行選擇。高速旋轉(zhuǎn)加工臺的旋轉(zhuǎn)時間縮短了20%，僅為1.8秒，最大限度地減少了非生產(chǎn)時間，同時使得每個部件的整體性能均得以提升。與前代型號相比，TruLaser Cell 8030切割熱成型車輛橫梁的機床動態(tài)性能提高了約10％，非生產(chǎn)性時間減少了10％，沖切廢屑控制速度加快了30％。

靈活的設備和控制系統(tǒng)不可或缺

TruLaser Cell 8030可以以極高的靈活性，經(jīng)濟高效地加工大型零件。NC編程可以靈活實現(xiàn)各種零件幾何形狀，后期也可以使用不同的激光加工工具進行修改，以滿足新的應用需求。我們在選擇自動化技術(shù)合作伙伴時也非常注重是否能夠提供高靈活性，正如位于美國密歇根州普利茅斯鎮(zhèn)的通快公司服務質(zhì)量保證經(jīng)理、前TruLaser Cell 8030項目經(jīng)理Thomas Brauchle所解釋的：“我們選擇倍福作為我們的合作伙伴，他們不僅為我們提供了最先進的自動化技術(shù)，而且還能夠靈活滿足激光加工系統(tǒng)的特殊要求。他們的自動化產(chǎn)品種類非常豐富，幾乎涵蓋了我們所需的所有控制產(chǎn)品。只有在極個別情況下，他們的標準產(chǎn)品不能滿足我們的需求，但他們很快就會開發(fā)出合適的定制產(chǎn)品和解決方案。”

我們決定選擇倍福技術(shù)的另一個關(guān)鍵因素就是他們底層使用的EtherCAT通信系統(tǒng)。Thomas Brauchle證實了這一點：“我們的所有TruLaser Cell激光切割機都配備了EtherCAT，它為模塊化控制柜設備提供了一個優(yōu)化的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。這讓我們能夠以一種理想的方式實現(xiàn)緊湊的模塊化控制柜方案，即在一個模塊中只有少數(shù)I/O信號與安全信號相結(jié)合。EtherCAT耦合器EK1914可以很好地滿足這些需求。它結(jié)合了EtherCAT耦合器EK1100與數(shù)字量標準及安全I/O的功能，設計非常緊湊，并可根據(jù)需要添加其它EtherCAT端子模塊進行擴展。與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)相比，倍福的EtherCAT I/O系統(tǒng)幫助我們顯著減少了控制柜中的空間需求。”TruLaser Cell激光切割機的另一個與眾不同之處在于它擁有EtherCAT的高性能，它既可以控制高動態(tài)的激光光軸，同時還能以足夠快的速度為伺服放大器提供設定值。

EtherCAT為TruLaser Cell提供了許多基本功能，Thomas Brauchle補充說道：“可用的帶寬完全滿足激光加工系統(tǒng)的需求，讓我們能夠利用EtherCAT實現(xiàn)所有安裝技術(shù)，無需使用任何折衷方案。此外，EtherCAT還是全球廣泛使用的通信標準。五軸激光加工機床的一項基本功能是傳輸信號給回轉(zhuǎn)軸，我們與一家供應商針對EtherCAT通信共同開發(fā)了一款無磨損的非接觸式系統(tǒng)。”

Thomas Brauchle還非常看重EtherCAT提供的各種診斷功能，可用于定位故障點。例如，我們對一個案例進行了分析，一名維修技術(shù)人員遠程識別到電源電纜出現(xiàn)故障：“機床用戶收到備件并進行更換，系統(tǒng)重啟后，運行一切正常，客戶對我們的服務非常滿意。”一些系統(tǒng)也需要使用節(jié)省空間的控制組件來減少占地面積。而倍福提供的完整的控制系統(tǒng)采用先進的技術(shù)，其靈活性、可靠性以及生產(chǎn)效率都很高，同時還還具有經(jīng)濟性和高效性的特點，為實現(xiàn)上述目標提供了保障。

對機床HMI提出高要求

據(jù)Thomas Brauchle介紹，通快的機床控制面板有極高的要求，因此他們最終決定使用倍福的定制化控制面板：“一方面，HMI必須統(tǒng)一適用于各種機床工藝。另一方面，必須滿足我們對人體工程學和設計的高要求，只有通過定制設計的控制面板才能實現(xiàn)上述需求。而倍福在設計方面就具有很高的靈活性，這可以為我們帶來巨大優(yōu)勢。例如，我們可以指定集成式按鈕供應商。我們也可以很快收到一臺功能完整的樣機，供我們自己測試使用。‘開放式架構(gòu)’允許定制設計操作面板，能夠?qū)⑿碌牟僮髅姘逶O計整合到現(xiàn)有的機床系列中。”

C6930控制柜式工業(yè)PC帶2個固態(tài)硬盤和C9900-U330電池組，用作TruLaser Cell 8030的主控PC。據(jù)Thomas Brauchle介紹，通快有很多個選擇標準，并將工業(yè)PC和控制面板作為一個整體綜合考慮，倍福的工業(yè)PC不僅性能高，而且可以靈活安裝在各種不同的機床上，這也是我們選用倍福技術(shù)的一個決定性的因素。而通過倍福的CP-Link 4單電纜解決方案可以將控制面板放置在任何所需位置，這是促成我們選擇倍福的另一個因素。

系統(tǒng)具有開放性和一致性

鑒于通快的很多OEM客戶需要將激光光源整合到生產(chǎn)線上，因此必須考慮使用多樣化的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。Thomas Brauchle認為，倍福為他們提供了非常合適的解決方案，因為基于PC的開放式控制系統(tǒng)的設計允許它與各種不同的現(xiàn)場總線控制器相結(jié)合，讓機床能夠靈活地適應各種生產(chǎn)環(huán)境。例如，PROFINET RT可以通過EL6631控制器/設備端子模塊以及EtherNet/IP（EL6652）、DeviceNet（EL6752）或 PROFIBUS（EL6731）連接。

TruLaser Cell激光切割機及其它激光加工設備還配備了其它EtherCAT I/O組件，包括各種標準I/O端子模塊，比如采用高密度設計的緊湊型EK1818和EK1914 EtherCAT耦合器、用于連接各種傳感器（溫度、壓力、液位）的IO-Link端子盒（IP67防護等級）以及24 V EtherCAT配電端子盒EP9214。各種TwinSAFE端子模塊和端子盒中也整合了安全技術(shù)，確保設備和人員的安全。邏輯連接控制通過EL6910 TwinSAFE邏輯端子模塊實現(xiàn)。Thomas Brauchle補充道：“TwinSAFE用軟件功能取代了很多機電元件，顯著減少了傳統(tǒng)元件數(shù)量，同時也減少了所需的布線數(shù)量。所有的非驅(qū)動安全功能都通過TwinSAFE Editor實現(xiàn)，我們真正看重的是它的圖形化邏輯鏈路概述。顯示和隱藏安全功能的能力對于帶擴展功能的標準機床來說至關(guān)重要。”