跳电火花 - 精准且分散地定位

表面至关重要。汽车制造中的车身零件表面必须完美无瑕。其基础是,经过高精度纹理加工的钣金件加工专用辊。

Maschinenfabrik Herkules 的纹理加工机利用电弧对辊子进行高精度加工。Baumüller 驱动专家现在通过将此类机器改装为分散式驱动技术设备来支持其优化。

Die Texturiermaschine图 1: 纹理加工机 / Herkules驱动技术专家 Baumüller 与其客户 Maschinenfabrik Herkules 合作将一台 EDT 机(EDT = 放电式纹理加工)改装为分散驱动技术设备。改装后可以提高机器效率、减少布线工作量、改善维护服务便利性、减少机器占地面积并简化安装。

纹理加工机

Herkules 的 EDT 机通过电火花挤出方式加工钢辊表面,而钢辊又用于板材加工。辊子的结构将被转移至板材上,从而改善其在喷漆和深拉过程中的特性。此外,这种表面的结构化处理还可以延长辊子的使用寿命。Herkules 提供的纹理加工机具有高水平的生产能力、生产效率和可用性,并且可满足对精度的最高级别要求。Herkules 的机器类型丰富,可覆盖各种辊子尺寸和直径。

加工时,辊子被放在电介质池中,通常是不导电的油。辊子被放入一个主轴箱中,并由带 Baumüller b maXX 5100 电网逆变器和 b maXX 5300 轴单元的 DA1 主驱动装置驱动,使其围绕纵向轴进行旋转运动。通过伺服电机将电极移动至辊子处。发电机在电极上产生电压,进而在辊子负极与电极正极之间产生一个电场。如果间距正确,则会发生定义的放电过程。由此所产生的电弧将在表面灼烧出一个微小的凹穴。这时候可以对结构进行精确编程,以便生成均匀的表面质量。该加工过程时,许用公差是非常小的。辊子与单个电极之间的距离对于完美的表面来说至关重要,为此必须不断地重新调整距离。Baumüller 的分散式驱动装置 b maXX 2500 可用于最新一代 EDT 机。该驱动装置可通过最精细地电极位置调整,补偿因夹紧过程而引起的辊子同心度公差。

 

Herkules 纹理加工机的技术数据:

  • 目标表面精度:0.5 至 15 µm 以上
  • 辊子重量最高至 10 t
  • 辊子直径最高至 800 mm
  • 可加工超过 1,200 个辊子/每月

分散式驱动装置

插图:左侧是带电极机器的前视图,必须精准定位电极与辊子之间的距离。右侧是采用混合连接技术的分散式驱动装置的后视图。

分散式驱动方案将调节电子系统和电力电子系统从开关柜转移至驱动装置上。冷却方案的优化和功率件的创新,已为分散驱动技术铺平了道路。这正好迎合了机器模块化的趋势。此外,还可以提供设施搭建的效率、降低布线成本和提高紧凑性。

这套由 Baumüller 集成到 Herkules 纹理加工机中的分散式驱动系统,将各个电极驱动至辊子附近,以便电弧冲击表面进行纹理加工。对于驱动装置最重要的要求是定位精度。Herkules EDT 机中安装有 27 到 50 台用来定位电极的 b maXX 2500 系列分散式驱动装置,具体装置数量取决于扩装级别。2500 系列的分散式驱动装置是带有直装式调节器的高动态伺服电机。Baumüller 在此将其 b maXX 3300 伺服驱动装置与 DSD2 伺服电机相结合,从而构建出一套紧凑型定位驱动系统,其防护级别高达 IP65 并搭配多种连接选项,例如,适用于单一电缆、混合电缆和客户预制连接电缆的插拔式连接器。

优势

Baumüller 提出了将纹理加工机从中心式改装为分散式驱动技术设备的想法。考虑到最高可达 50 台驱动装置数量,其中一个重要的优势就是减少布线工作量。这种改装减少了大量麻烦的电缆通道,特别是由于采用了混合式插拔连接器(该连接器将直流链路连接、电子电源和现场总线集于一体)使布线工作量大幅降低。通过使用混合式连接器,使维护服务便利性也得到了改善,可以快速轻松地更换驱动单元。由于已将变频器直接从开关柜转移至电机,因此无需任何外部电机连接线路和编码器线路。这样,可以大幅减少实施电磁兼容措施的工作量。通过将分散式驱动技术设备与集成有安全链路关断装置的供电单元相结合,即可非常轻松地实现 STO(安全扭矩停止)安全功能。获得的另外一个重要优势是,提高了 Herkules 机器规划和搭建过程中的效率。究其原因仍是将驱动装置从开关柜转移至机器,例如:开关柜的空调现在变得更小了。更小的开关柜尺寸也意味着机器的整体占地面积可以更小。

从中央式转换至分散式驱动技术设备 - 优势一览

  • 减少布线工作量
  • 增加维护服务便利性
  • 提高规划和搭建效率
  • 避免干扰影响
  • 减小机器占地面积
  • 减少麻烦的电缆

无需机械上的设计改动和重新设计,即可直接将设备从中央式转换至分散式驱动系统。驱动装置的法兰尺寸和轴尺寸均保持不变,也无需对现场总线通信和机器控制系统连接进行任何调整。驱动装置的操作软件仍然沿用成熟的 ProDrive,无需重新熟悉新软件。“得益于此分散式驱动系统与其他 Baumüller 伺服驱动装置的良好兼容性,改装过程并不复杂,实施起来也很快”,Herkules 的高级电力系统总监 Harald Kraft 称赞道。

合作关系

驱动技术专家 Baumüller 与 Maschinenfabrik Herkules 之间的合作关系已经存在多年。

Herkules 是全球领先的辊子加工机专家。Herkules 的轧辊磨床和车床,在需要高性能机床进行高精度工件加工的领域内,广泛使用。该家族企业拥有超过 100 年的历史,是传统结合创新的杰出代表,并且致力于不断优化其机床。

Herkules 对 Baumüller 为其产品建立的定制标准赞赏有加。这样,就可以在一定框架内灵活设计产品,提供丰富的选择多样性。这对于 Maschinefabrik Herkules 的机器独特性大有益处。“Baumüller 也是一家中等规模的家族企业,这与同样是家族企业的 Maschinenfabrik Herkules 非常契合”,Harald Kraft 说道。即使仅是一家中等规模的企业,Baumüller 仍在全球范围内设有服务支持点,可为终端客户提供服务。

结论

想法不错。改装为分散式驱动技术设备的思路,已经为 Herkules 及其客户带来了利益。改装非常简单,其优势也显而易见:更小的占地面积、更高的效率、更低的布线工作量、更好的服务维护便利性等。未来,Herkules 的 EDT 机床将标准配备分散式驱动系统。


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