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采用直接驱动技术的360度全方位贴标

联合研发:带集成式贴标控制器的运动控制解决方案

 

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Schleuter借助科尔摩根的伺服技术提高了电池贴标的速度和精度。两个连续式贴标单元显著提高了生产力。

根据捷孚凯公司的调研,日益增多的移动电子设备加速了可充电电池的消耗,仅在德国国内,消耗量就从2008年的1.16亿增长到2012年的3亿。德国消费者研究协会的这些数字表明:生产力对于实现高成本效益至关重要。在重新设计系统的过程中,Schleuter机械工程师成功地将一台中国电池贴标机的产量从600个/分钟提高到1000个/分钟。产量的提升归功于自动化水平的提高,即集成到科尔摩根驱动控制系统的运动控制功能。

Kollmorgen_schleuter_heinzjörgfischer_EN.jpg Schleuter销售经理Heinz-Jörg Fischer确信“科尔摩根为该应用提供了世界尖端技术。”   电池标签有两个重要功能。首先,标签可以传达型号名称、功率和品牌等信息。其次,标签可以实现铝壳的绝缘,从而防止短路。外壳构成Mignon电池的阳极,组装时将负极滑入阳极。只有在组装电池后精确贴标,塑料薄膜材料才能在紧缩后实现小型储能设备的有效绝缘。该子流程对于整个制造质量至关重要。GU/BATII-DUO S是目前集成科尔摩根伺服技术的Schleuter系统。Schleuter销售经理Heinz-Jörg Fischer谈道:“对我们而言,将伺服技术应用于电池贴标是生产力和精密度的巨大突破。”

此外,科尔摩根AKD PDMM可编程多轴控制驱动器也采用了GU/BATII-DUO S的核心自动化功能。科尔摩根与Schleuter合作,将整套贴标控制单元集成到智能化,且自由编程的伺服控制器。该控制器由内部开发,基于Power PC架构,并且为该控制器特别定制了操作系统,该产品系列能够以紧凑型驱动控制单元提供工业PC级的计算能力。主驱动器AKD PDMM可以在保持性能的同时控制两个高速运行的贴标机,同时具备扩展能力。

此外,AKD PDMM可以控制放卷轮皮带,确保材料平稳传输到机器的各个贴标台。科尔摩根的CDDR模块化直驱电机以电动机械方式驱动该轴。Schleuter将同步伺服电机直接用作三相旋转直接驱动电机(力矩电机),并且直接安装到传动辊子的驱动轴上。这将确保在运输电池时,电机连续朝着贴标方向旋转。凭借CDDR模块化直驱电机的直接驱动技术,Schleuter能够完全摆脱传动辊子以往必需的齿轮机构和轴承。由于尺寸减小并且不存在齿轮齿隙,能够节省空间,方便维护,提高系统运动的精确度,并使其更具动态性。通过重新设计,转子通过夹具固定到机器中链带的驱动轴上,定子则直接安装到机器的外壳上。
精确贴标

该轴系统还包括通过EtherCAT同步的六个单相伺服轴,其中包括科尔摩根AKD系列伺服驱动器AKM系列同步伺服电机。这些轴共有四项任务。给料星形轮的驱动器将电池与上方储存区隔离,并且将电池传输到下方的辊子输送机。另两个轴驱动第一台贴标机和压紧式皮带,而压紧式皮带将标签压紧到电池上,然后进行紧缩配合。第二台贴标机重复这两个过程。最后,在内联高速图像处理分析后,第六个轴驱动弹射器,将具有生产缺陷的电池卸下。

整个系统在额定负载下工作时,机器速度可以达到25.4米/分钟。因此,GU/BATII-DUO S可以实现1000单元/分钟的产量,对应17个贴标电池/秒。最后,实现该生产力的另一个原因为Schleuter并不是在周期内运行整个系统中的单个过程,而是连续运行这些过程。位于Bremen的公司决定为机器装配两个电缆装置。这些装置不是同时工作,而是交替工作。由于生产速度较高,机器操作员的主要任务之一是确保标签供应充足。这样,无需停止系统来更换标签卷筒。两个装置密切同步,贴标控制单元集成到AKD PDMM中,这样各个单元之间的切换不会造成生产停止或影响质量。该系统甚至可以自动检测已经贴标电池的位置,然后进行无缝切换。切换后,机器操作员拥有足够的时间将新卷筒安装到空装置上,使其准备就绪。

通过联合研发实现高性能

硬件并不是该机器性能优越的唯一原因。这是分布式智能、强大的计算能力、以及尖端软件共同的应用结果,也是科尔摩根和Schleuter密切合作的结果。为Schleuter提供鼎力支持的科尔摩根工业自动化大客户经理Udo Wildenblanck称:“这是一次极具创新意义的合作。”AKD PDMM凭借800 MHz的处理能力,为该应用提供了所需的计算能力。Schleuter仅需将西门子PLC用于显示和规划。通过PROFINET通讯协议与AKD PDMM交换数据。

整个系统通过“科尔摩根自动化系统组件KAS”开发平台进行编程,而该开发平台已经集成到AKD PDMM可编程多轴控制驱动器中:一方面,伺服放大器具备高性能PLC和运动控制功能,另一方面,通过Pipe Network的可靠图形编程环境,可以快速且轻松地为运动序列编程。此外,系统还提供用于顺序控制的IEC 61131-3的五种标准语言以及用于运动控制的PLCopen运动控制功能模块。Schleuter和科尔摩根通过这种方式公开该工程项目的驱动器数据。所有可视化系统上的信息都可以被看到,并且被用于参数设置。因此,Schleuter无需提供单独的工程设计工具。从诊断到调试,再到运行和维修:自始至终使用相同的系统,包括密码保护。Heinz-Jörg Fischer 非常满意并称“科尔摩根为该应用提供了世界尖端技术。”

 
  CDDR Medium.png直接作用于轴:CDDR模块化直驱电机直接驱动。


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Schleuter通过电缆连接技术节省了安装时间。
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AKD PDMM系列的智能伺服逆变器提供了“工业PC级别”的计算能力。Schleuter使用EtherCAT通讯协议。
  结论

Schleuter系统所代表的应用需要强大的计算能力,但这样的低轴数应用并不适合使用高成本的工业PC解决方案。如过程要求工业PC级的精确控制,则可以概括为“工业PC/轴”成比例的成本模块。如果在DIN导轨而非更明确的路径上驱动紧凑型控制器,由于调节周期次数减少,通过有限的过程资源后,机器性能不断下降。凭借 AKD PDMM可编程多轴控制驱动器,科尔摩根能够在不降低性价比的情况下为该应用提供高性能解决方案,实现各方面的平衡。

 

 

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作者:

科尔摩根大客户经理

Udo Wildenblanck

 

 

 

 

关于科尔摩根

 

科尔摩根(Kollmorgen)是全球领先的运动控制系统和配件供应商。凭借七十多年的运动控制设计与开发专业经验,科尔摩根公司提供的突破性解决方案便捷可靠,性能无与伦比。科尔摩根拥有世界顶尖的运动控制理念、业内领先的产品质量、以及集成和定制产品的专业能力,致力于为设备制造商创造毋庸置疑的市场竞争优势。

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