对于一些制造商来说，每个零件节省一分钱或缩短一毫秒的周期时间可能并不重要。但机器制造商Eclipse Automation知道，即使是很小的收益也可以为其客户提供巨大的竞争优势。通过预测性维护提高灵活性和正常运行时间也至关重要。
为了保持领先地位，Eclipse工程师不断研究新技术，以帮助客户取得成功。“我们测试各种新技术，包括人工智能、远程培训、维护系统的虚拟现实，以及任何增加精度和灵活性的组件，”位于安大略省剑桥市的Eclipse总经理杰夫·沃纳(Jeff Werner)说。“对我们来说特别重要的一项技术是线性运输系统。”
最近，Eclipse更新了一个成功的系统，该系统使用倍福自动化的扩展传输系统(XTS)来组装汽车变速箱泵。基础系统具有四个独立的单元，拥有50多个工位，用于压制，焊接，螺丝起子，lvdt平整度检查，配剂，等离子体处理，泄漏测试，检查和其他工艺。许多空间站需要与机器人进行精确同步。更新后的系统现在可以同时组装两个不同的泵。
XTS起着至关重要的作用。自适应机电一体化系统使客户(一级汽车供应商)能够组装不同间距的零件，而无需在每个工位进行耗时的更换或单独的工装。
这个项目的挑战是独特的，但是对于Eclipse工程团队来说是意料之中的。Eclipse成立于2001年，服务于自定义自动化市场，并以指数级增长。这家加拿大公司因在短时间内完成具有挑战性的应用而迅速赢得了尊重。除了位于剑桥的最先进的制造园区外，Eclipse还在美国、德国、瑞士、匈牙利和马来西亚设有办事处。除了汽车行业，该公司还服务于各种其他行业，包括生命科学、消费品甚至核能。“Eclipse已经在全球许多财富50强公司中建立了良好的声誉，因为它提供了具有高质量、可靠性和可追溯性的灵活系统，”Werner说。
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在现场验证的初始机器设计
新的传输泵总成系统是Eclipse构建的第二个版本。该客户要求第一个系统替换仅生产一种产品类型的几台遗留机器。根据Eclipse的软件设计主管Matthew Kelly的说法，当时机器还不能达到这种高产量产品所需的吞吐量和质量标准。
“以前的机器使用旋转表盘和类似的组件。每个站只做一个过程，如果任何一个站坏了，都会影响到整条线，”凯利说。
在增加功能功能的同时，来自Eclipse的自定义解决方案需要最小化占用空间。“占地面积总是很宝贵，但该客户的组装和工艺设备非常统一。当我们提出这个系统时，他们说，‘我们喜欢这个概念，但要把它缩小25%。’我们不知道这是否可行，”维尔纳说。
为了解决这些挑战，Eclipse与倍福加拿大当地团队密切合作，包括区域销售经理Dean Herron和应用专家Andy Burleigh。
Burleigh说:“XTS，以及EtherCAT工业以太网系统和倍福的基于pc的自动化，使Eclipse能够在一个小范围内集中大量的进程，并完成创建机器所需的动态运动控制。”
结合旋转和线性运动的优点，XTS使用电磁力推动移动设备沿着轨道高速移动，加速度高达100米每秒平方。与固定在旋转拨号盘上的固定装置不同，具有坚固编码器标志的XTS移动式单独或分组操作。省去了表盘和其他机械部件，节省了成本和空间。由于每个移动器都作为一个单独的运动轴出现，它在过程中的每一步都为每个泵提供了更好的可跟踪性。机电XTS内置EtherCAT通信，系统通信不需要任何单独的I/O硬件。
在前三个机器单元中，操作人员将泵放在与XTS搬家机相连的托盘上。XTS系统长12米，第一个单元有18个搬运工，第二个单元长6米，有12个搬运工，第三个单元长10米，有18个搬运工。托盘精心计算的间距可以实现微米级定位。当所有组装过程完成后，操作人员将泵移动到下一个单元。在第三个单元，一个小型输送机将泵移动到第四个单元，在那里，机器人将完成的泵举到两个GigE摄像机前进行最后的视觉检查。然后将泵放在输送机上供料。
凯利解释说:“XTS将产品从一个站转移到另一个站，非常快速和准确，如果在过程中的任何一点上有零件出现问题，我们可以绕过其他站，简单地将其移除。”“我们将多个流程组合到一个站点中，这有助于我们进一步减少足迹。它包含了所有的流程和工具，是我见过的最精简的自动化系统。”
新一代挑战出现
通过Eclipse团队的创新设计和实现，第一台组装机超出了预期，并一直在使用至今。然而，在2019年12月，该汽车供应商要求购买第二台机器，并面临新的挑战:它需要在同一系统上生产第二台泵。泵是不同的尺寸和不同的车辆制造。这对之前设计的托盘构成了挑战，更不用说两台泵的一些组装步骤是按照不同的顺序进行的。为了保持产量，系统无法承受停机时间来清除所有一种泵类型，然后进行漫长的更换。
与当地的Beckhoff团队合作，Eclipse基于EtherCAT的快速循环时间和XTS的灵活性创建了一个新概念。“该系统允许操作人员快速释放和更换第二种类型的托盘。这个新的托盘向前索引，并测量其特定位置以确定偏移量。我们将这些偏移量应用于每个单独的托盘，并确保组件和部件完全符合流程。因此，作业人员可以轻松加载A类部件，等待一个周期，然后加载B类部件，而停机时间可以忽略不计。”“坦率地说，当我们第一次构思这个设计要求时，它看起来很可怕，因为它要求很高的精度。当我们提出一个大胆的想法，突然把一个托盘拿下来，换上一个不同的托盘时，房间里一片寂静。”
除了三个XTS系统，装配线还依赖于倍福的其他EtherCAT和基于pc的自动化技术。前三个单元的每个单元都具有C6930控制柜工业PC (IPC)来控制单元的XTS轨道和外围设备。ipc使TwinSAFE在整个生产线上实现功能安全，并通过以太网/IP与控制生产线其他部分的辅助机器控制器通信。然而，EtherCAT提供了系统的主要通信和I/O。
Herron说:“EtherCAT作为世界上最快的现场总线，可以提供极短的扫描时间、高带宽的数据采集和在单个网络上多达65,535个节点的拓扑自由选择。”“与机器人和伺服组件的实时同步还允许工程师为不同的分配过程执行插值运动，特别是以复杂的模式应用粘合剂。”
为了实现这一高级功能，TwinCAT 3自动化软件至关重要。倍福的通用工程和运行时平台允许Eclipse工程师编写G代码，使XTS和倍福AM8000伺服电机能够执行高精度点药的协调运动。此外，Eclipse利用了使用IEC 61131-3的面向对象扩展、预定义和自定义函数块以及Microsoft Visual Studio中的计算机科学标准进行编程的能力。
Kelly解释道:“如果需要，我们可以使用阶梯功能，但我们的大多数编程都是基于文本的。“对于托盘控制，托盘偏移表和类似要求，倍福提供了许多优势，与其他选项相比，我们节省了大量的工程时间。”
快速产品转换
通过Eclipse的创新设计，更新后的传动泵总成系统以微米级的精度满足了每个部件20.2秒的指定周期时间。自2021年初调试完成以来，该系统每班生产大约1000个零件，分批次运行A部分和B部分。托盘的轻松释放和连接，以及XTS的即时自动索引，几乎消除了转换时间，将转换时间从一个多小时缩短到一分钟。
Werner说:“考虑到系统的极度紧凑和过程的复杂性，客户完全被执行这种转换的能力所征服。”“这是一个控制和机械工程的奇迹，以确保轻松释放这些托盘，而不需要拆除一个螺栓。”
托盘只需移动到存储缓冲区，如果有损坏，操作人员可以很容易地更换它。
由于XTS移动设备不像传统设计那样连接在一起，即使两个泵之间的步骤顺序不同，它们也可以根据需要在轨道周围自由移动托盘到特定的加工步骤。此外，机械电子运输系统帮助Eclipse满足客户的足迹要求。Kelly补充道:“XTS的灵活性使这一切成为可能。”“倍福在位置可重复性、托盘停止位置的准确性和速度方面提供了出色的线性运输系统，即使在飞行中改变产品间距。”
利用XTS等先进线性传输技术的应用程序经验只是Eclipse保持创新基因的一种方式。该公司已经解决了前所未有的高速和微组装应用，包括几个也使用XTS和基于pc的控制的COVID-19测试套件应用。
Werner认为这对于为客户提供高效、节约成本的解决方案以及吸引新的工程人才到Eclipse工作非常重要。“大多数学生都没有学习传统的PLC编程。相反，他们离开大学时对基于pc的控制系统有了比以前更好的理解，而且这种理解每年都在增长。”“幸运的是，倍福已被证明是自动化技术以及所有领域的可靠合作伙伴。当我们遇到具有挑战性的应用时，我们将准备好共同提供极具竞争力的解决方案。”
有关线性运输系统、控制系统和其他自动化组件的更多信息，请致电倍福，电话:952-890-0000或访问www.beckhoff.com．
有关自动化装配系统的更多信息，请致电Eclipse 519-620-1906或访问www.eclipseautomation.com．
