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[焊接(连接)] 总装车间的分布式驱动一体化解决方案

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发表于 2015-8-30 02:07:57 | 显示全部楼层 |阅读模式

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总装车间的分布式驱动一体化解决方案

总装车间的分布式驱动一体化解决方案

        图1   Lenze DETO控制器

        伦茨公司的EMS单轨悬挂输送系统被广泛地应用于汽车制造业的物料输送环节,该系统的高自动化程度和高可靠性,极大地提高了物料输送过程中的效率。
        奥迪德国的生产基地Ingolstadt工厂采用了具有高度柔性化、高度自动化的生产线来制造A3、A4、A5、A6和Q5等多种车型。在车身车间和总装车间,悬挂式输送机用于确保大型的底盘零件等物料的输送能够有效进行。为了满足这一要求,奥迪采用了伦茨公司为其定制的驱动和自动化解决方案。
        在奥迪Ingolstadt工厂中,车身车间较低的一层是属于机器人的工作区域,该区域由保护光栅和人行桥来进行隔离,机器人手臂将悬挂式输送机运送来的部件进行组装与焊接。超过800个悬挂式轨道从冲压车间装载不同车身的内外部零部件,输送至车身车间进行焊装,整个输送系统的总长度超过了7km。输送机将这些部件运送至临时储存点,然后再送至两条生产线上的焊接站。部件的运送要求悬挂式输送机有足够精确的定位。
        EMS单轨悬挂输送系统
        伦茨公司的EMS单轨悬挂输送系统(Monorail Overhead Conveyors Systems)被广泛地应用于汽车制造业的物料输送环节,该系统的高自动化程度和高可靠性,使其为物料输送过程中的效率带来了极大的提高。
        在EMS单轨悬挂输送系统中,分布式电动机控制器(Decentralised Motor Control Unit)与GKK系列带离合器的螺旋伞齿轮减速电动机相匹配,为汽车生产的物料输送提供多样化的柔性解决方案。
       

总装车间的分布式驱动一体化解决方案

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        图2   Lenze 8400 Protec EMS

        分布式电动机控制器包括以下两个系列:
        DETO系列(见图1):控制器功率范围0.5~10kW,180s过载时间;供电传输与控制信号传输采用接触式电排(OCU)或非接触式的感应系统(ICU);在整个运动控制体系中进行分布式控制,包括速度控制、电动机监测、独立监控、数据传输以及诊断监测;支持用户参数写入。
        8400 Protec EMS系列(见图2):控制器功率范围0.75~4kW;内置PLC;Half-wave、Power-wave、DECA和WLAN等通信模式;“8+4”数字量输入;2数字量输出;RS485/SSI/CAN接口;集成24VDC供电;集成制动电阻。
        悬挂式输送机系统运用的新技术
        在奥迪Ingolstadt工厂,由于所运输的部件体积和质量都很大,有时候单个部件质量超过70kg,要做到精确定位就变得尤为困难。加上载具和EMS单轨悬挂输送系统本身的质量,总共可超过250kg,而对于整个系统都需要做到“启动-运行-停止”过程中的精确定位。
        在以往的应用上,奥迪所采用的悬挂式输送机仅仅使用定位开关来进行控制,如今奥迪在进行Ingolstadt工厂的悬挂式输送系统设计过程中,引入了变频技术,同时距离传感器替代了定位指示器,实时持续监控两部悬挂式小车间的距离,解决了这一主要的技术瓶颈。全新的设计大大减小了设备所需的体积,同时,变频技术的应用也保证了大尺寸、大载荷的部件也能够进行平顺输送。
        奥迪在Ingolstadt工厂选择了伦茨产品来构建新厂房悬挂式输送机系统。对于轻量化的输送应用,伦茨公司为EMS单轨悬挂输送系统选用了GKK04/GKK05两个型号的减速电动机,相应该型号的减速电动机可以提供70N·m/160N·m输出转矩的同时,可以承受5600N/8000N的径向力;对于重载输送应用,GKK05/GKK06/GKK07减速电动机是更合适的选择,该型号产品在提供200~900N·m输出转矩的同时,许用径向力可达10000~36000N。
       

总装车间的分布式驱动一体化解决方案

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        图3   GKK系列减速电动机

        伦茨公司的EMS单轨悬挂输送系统运用的GKK系列减速电动机(见图3)满足VDI3643标准(C1标准),GKK减速电动机通过机械式离合器可以实时地切换电动机与减速机之间的力矩传输,基于这一特性,GKK减速电动机为单轨悬挂输送系统在特殊情况下的灵活性提供了可能。
        提供出色的技术数据的同时,紧凑的外形尺寸使得GKK系列减速电动机可以轻松地集成于单轨悬挂输送系统中,其齿轮啮合选用了更加高效的双曲面螺旋伞齿轮配合,其机械效率可以达到96%以上,使传动效率与速度/转矩的匹配更加完善,减少了能源消耗,即减少了运营成本。在有维修保养的需求时,GKK减速电动机可以方便地与设备构件分离,对于汽车生产厂来说,这样将大大减少停机时间,提高生产效率。离合器的切换手柄设置与减速电动机的尾部,得益于这种布置方式,在地面放置的水平输送设备将同样适用。
       

总装车间的分布式驱动一体化解决方案

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        图4  车门线EMS单轨悬挂输送系统

        在总装车间的应用
        汽车生产中的物料输送系统往往贯穿于整个车间乃至全工厂,分布式的电动机控制系统代表着EMS单轨悬挂输送系统与更高级的自动控制技术的有机结合,整套系统对于简易与复杂的输送运用都将非常适合。对于总装车间的车门、侧围输送工位,选用0.75~1.5kW单轴驱动的EMS单轨悬挂输送系统(见图4)非常合适,这些工位的特点为:输送负载重量相对较低;线速度通常为60~80m/min;较少的控制设定(变速、起停);简易传感器;低端通信;设备数量较大。
        同样在总装车间,对于总成合装等整车工位,更适宜选用大功率的多轴EMS单轨悬挂输送系统,一个典型的“抓举-提升-倾斜(旋转)-平移”输送驱动分布式的电动机控制系统可以实时控制四台驱动电动机完成相应的动作。这些工位的特点是:重载,最高需求功率为10kW;精确的速度控制(低速控制)和位置控制(位置测量);高级传感器;双向通信;设备数量较少。
        结语
        作为一家不断致力于驱动创新的国际化公司,伦茨公司始终着眼于推广适应未来驱动能效要求的控制产品和驱动产品,坚持产品服务于一个完整驱动系统效率的优化提升,根据客户的运行需求,同时针对客户的现有应用,制定出最适合的新方案。
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