葡萄牙 Yudo EU 公司于 2003 年成立，主要為歐洲和美國市場開發(fā)制造熱流道注射成型系統(tǒng)。據(jù) Yudo EU 稱，新的 Yudrive2 熱流道解決方案是公司與其創(chuàng)新自動(dòng)化技術(shù)合作伙伴倍福采用性能強(qiáng)大的基于 PC 的控制技術(shù)合作開發(fā)而成，在靈活性、精度和效率方面都樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)。
基于 PC 的注塑機(jī)控制解決方案
Yudo EU,S.A. 隸屬于跨國公司柳道集團(tuán)（Yudo），該集團(tuán)創(chuàng)于 1980 年，總部位于韓國，專業(yè)從事塑料機(jī)械行業(yè)解決方案和注塑模具熱流道系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)，在全球五大洲擁有 9 個(gè)生產(chǎn)基地、19 個(gè)子公司和 19 個(gè)代表處。柳道的熱流道產(chǎn)品可用于各個(gè)注塑成型應(yīng)用領(lǐng)域，如汽車、醫(yī)療用品、家用電器、包裝和個(gè)人護(hù)理用品。在這方面，Yudo EU 始終以不斷尋求更智能、更優(yōu)化的解決方案為企業(yè) DNA，Yudo EU 公司總經(jīng)理 Francisco Milhinhos 解釋道：”我們看到了市場對創(chuàng)新型熱流道解決方案的需求，希望能夠克服之前解決方案中的缺陷。這就需要找到一家具有創(chuàng)新精神的自動(dòng)化合作伙伴。機(jī)緣巧合之下，我們通過葡萄牙經(jīng)銷商 Bresimar 偶然發(fā)現(xiàn)了倍福及其高性能的 PC 控制技術(shù)。我們合作開發(fā)了極其靈活、精確和高效的 Yudrive2 熱流道系統(tǒng)。”
倍福 PS 系列 DIN 導(dǎo)軌安裝式電源確保為安裝有 EtherCAT 插拔式模塊的信號(hào)分配板供電
熱流道系統(tǒng)是注塑模具系統(tǒng)的一個(gè)常用部件，用于防止熔融塑料在注入型腔前冷卻變硬。熱流道系統(tǒng)由熱流道和控制模腔內(nèi)注射過程的針閥以及一個(gè)控制單元構(gòu)成。Yudrive2 是一種基于伺服電機(jī)控制的熱流道系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的熱流道系統(tǒng)中，針閥由液壓或氣動(dòng)系統(tǒng)控制閥針移動(dòng)的方式打開和關(guān)閉。但這種成熟且易于使用的技術(shù)在過程控制和質(zhì)量以及能效、體積和清潔度方面存在缺陷。而在這些方面，基于伺服電機(jī)的解決方案具有明顯優(yōu)勢。柳道公司的專家很快就發(fā)現(xiàn)了倍福基于 PC 的控制技術(shù)可以滿足甚至超越用戶既定需求。
集 I/O、工業(yè) PC 和運(yùn)動(dòng)控制于一體的緊湊型解決方案
緊湊性是柳道公司在尋找解決方案時(shí)的主要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一，因此他們決定采用 EJ 系列 EtherCAT 插拔式模塊搭建 I/O 層。EJ 模塊基于成熟的 EtherCAT 端子模塊，但其正面沒有夾緊觸點(diǎn)，而是在背面配備了一個(gè)插頭連接器，可以直接安裝在專用的線路板上。除了插拔式模塊之外，該信號(hào)分配板（本案例中由倍福為客戶開發(fā)）還包含了用于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接層。因而整個(gè) I/O 解決方案的外形尺寸變得更小，并為 Yudrive 2 的生產(chǎn)過程帶來更多優(yōu)勢。通過簡單地將 EJ 模塊和預(yù)制電纜連接到信號(hào)分配板上，不再需要用單獨(dú)接線的方式進(jìn)行耗時(shí)和容易出錯(cuò)的連接。這樣可以節(jié)省時(shí)間，降低成本，并減少對熟練工人的需求。它在維修和保養(yǎng)方面同樣優(yōu)勢明顯。
C6015 超緊湊型工業(yè) PC 也安裝在信號(hào)分配板上，進(jìn)一步減小了整個(gè)系統(tǒng)的體積。Francisco Milhinhos 認(rèn)為，與傳統(tǒng)的解決方案相比，控制裝置的體積總體可以減少 70%。整個(gè)控制裝置被封裝在一個(gè)鋁質(zhì)外殼中，既可以直接放在注塑模具上面，也可以放在旁邊，具體取決于客戶的安裝需求。
一個(gè)信號(hào)分配板最多可以容納 4 個(gè)采用單電纜技術(shù)并配備 STO 功能的 EJ7211-9414 伺服電機(jī)控制端子模塊，每個(gè)模塊控制一臺(tái) AM8122 伺服電機(jī)。每塊信號(hào)分配板都配備一個(gè)倍福的單相電源：一個(gè)輸出電流為 10 A、輸出功率為 240 W 的 PS1011-2410-0000 24 V DC 電源；兩個(gè)輸出電流為 20 A、輸出功率 960 W 的 PS3011-4820-0000 48 V DC 電源。由 Yudrive 2 控制的典型熱流道系統(tǒng)最多可配備 16 個(gè)針閥，需要連接 16 臺(tái)伺服電機(jī)。在這些情況下，更多信號(hào)分配板可以與數(shù)量可任意調(diào)節(jié)的針閥及相應(yīng)數(shù)量的 EJ7211-9414 EtherCAT 插拔式模塊和 AM8122 伺服電機(jī)連接，從而實(shí)現(xiàn)以一臺(tái) C6015 超緊湊型工業(yè) PC 作為中央控制單元的模塊化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
安裝在防護(hù)等級(jí)為 IP66 的 CU8210-M001 機(jī)柜防護(hù)罩上的無線 U 盤可以方便地遠(yuǎn)程訪問現(xiàn)場系統(tǒng)
在注射過程中，伺服電機(jī)和蝸輪減速機(jī)通過合適的扭矩帶動(dòng)閥針線性運(yùn)動(dòng)。必須對電機(jī)的特性曲線和齒輪比調(diào)整和優(yōu)化，以符合空間和扭矩要求。由于倍福自主開發(fā)和生產(chǎn)所有伺服電機(jī)，因而能夠滿足這種注射過程的特殊需求。經(jīng)過改進(jìn)的繞組以及對軸和法蘭的調(diào)整確保了 AM8122 伺服電機(jī)在不擴(kuò)大外形尺寸的情況下提供所需的功率，并實(shí)現(xiàn)了與蝸輪減速機(jī)的機(jī)械連接。這也確保了解決方案的設(shè)計(jì)足夠緊湊，并有助于在配置中保留已知、成熟的減速機(jī)類型。最終，伺服技術(shù)取代了常用的液壓和氣動(dòng)技術(shù)，消除了由于漏油造成產(chǎn)品污染的風(fēng)險(xiǎn)，從而避免生產(chǎn)過程中出現(xiàn)廢品。此外，與傳統(tǒng)方案相比，伺服電機(jī)解決方案的效率更高，能耗更低。
一致、開放的控制軟件
在軟件方面，Yudrive 2 也受益于倍福基于 PC 的控制理念，F(xiàn)rancisco Milhinhos 證實(shí)道：“考慮到注射原料的凝固速度以及壓力和溫度等其它過程變量，柳道開發(fā)了一款塑料注射流動(dòng)仿真軟件，可以無縫地集成到新的控制架構(gòu)中。”根據(jù)軟件仿真結(jié)果可以生成配方，然后將配方加載到 C6015 上，在 TwinCAT 3 中執(zhí)行。
注塑過程開始后，模具針閥會(huì)被逐漸開啟和關(guān)閉。TwinCAT 3 NC PTP Motion Control 與高動(dòng)態(tài)、緊湊型伺服解決方案結(jié)合使用，可以實(shí)現(xiàn)對針閥的高精度控制。這樣就可以提高工藝質(zhì)量，節(jié)約成本，并通過最大限度地減少材料損失、表面瑕疵和零件缺陷的發(fā)生而降低材料消耗。TwinCAT 3 NC PTP 還能夠在運(yùn)行時(shí)從位置控制轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ乜刂啤＿@樣就可以控制針閥的開啟和關(guān)閉過程中伺服軸的扭矩，從而防止閥針過載，進(jìn)而延長使用壽命。智能控制方法一方面提升了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也給最終用戶帶來了前所未有的靈活性。由于 Yudrive 2 的核心 TwinCAT 3 可以自動(dòng)檢測連接到控制器的模具類型，因此 Yudrive 2 可以與各種模具結(jié)合，生產(chǎn)不同的零件。并且能夠在仿真、配方部署和執(zhí)行等工作流程中調(diào)整注塑過程。Yudrive 2 的通用性還能夠?qū)崿F(xiàn)各種標(biāo)準(zhǔn)化選項(xiàng)，保障用戶投資安全，甚至是未來產(chǎn)品，因?yàn)橄嗤目刂葡到y(tǒng)仍可與新模具結(jié)合使用。
可靈活安裝的 C6015 超緊湊型工業(yè) PC 用作熱流道解決方案的中央控制單元
通用控制平臺(tái)進(jìn)一步簡化了操作和維護(hù)工作，因?yàn)楣と酥恍枰S護(hù)一種類型的系統(tǒng)。操作人員可以獲取全面的診斷信息。診斷數(shù)據(jù)通過柳道公司開發(fā)的基于 HTLM5 的響應(yīng)式 HMI 顯示，它通過 ADS 與 TwinCAT 3 進(jìn)行通信。通過安裝在殼體外的 CU8210-D001 無線 U 盤設(shè)置一個(gè)遠(yuǎn)程訪問點(diǎn)，并由倍福提供的防護(hù)等級(jí)為 IP66 的 CU8210-M001 機(jī)柜防護(hù)罩進(jìn)行保護(hù)。這樣就可以方便地連接平板電腦等移動(dòng)設(shè)備，在上面用瀏覽器查看 HMI 畫面。這樣，操作人員就可以使用諸如手動(dòng)加載配方、測試針閥的開啟和關(guān)閉以及監(jiān)測溫度、扭矩和電機(jī)位置等各種功能，從而顯著提升工藝過程的透明度，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備的利用率。
總結(jié)
Francisco Milhinhos 在總結(jié)系統(tǒng)的眾多優(yōu)勢時(shí)說道：“Yudrive 2 讓我們能夠永遠(yuǎn)比競爭對手快一步。這個(gè)解決方案的出現(xiàn)為市場帶來了一種全新的結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用和高效的電力驅(qū)動(dòng)模式，讓客戶能夠解決一些無法用傳統(tǒng)方法解決的問題，并滿足所有既定的要求。”柳道是一家跨國公司，擁有多個(gè)模具和熱流道系統(tǒng)制造中心，因此其他市場也可以從這個(gè)創(chuàng)新的解決方案中獲益。例如，柳道目前正在向其位于中國的工廠推廣應(yīng)用 Yudrive 2 系統(tǒng)。
關(guān)于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動(dòng)化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動(dòng)者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和 TwinCAT 自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個(gè)國家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進(jìn)入中國市場，中國區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機(jī)械、物流輸送以及樓宇自動(dòng)化等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍福基于 PC 的控制技術(shù)具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合在一起，為實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
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