机器革命提高工作效率及质量

作者:Stefan Ziegler 文章来源:MM《现代制造》 点击数:301 发布时间:2018-12-21
随着新型机器控制系统的投入使用,现在的磨床与过去的旧型号相比可以更快更稳定地完成磨削的过程,可以减少工具的磨损并可在产品更换的时候缩短一半的校正时间。
机器革命提高工作效率及质量

自1877年以来,Dentsply Sirona公司全球有超过15 000名员工,其中800名在瑞士Ballaigues工作——致力于牙科医疗产品的研发。该公司发明了电动牙钻机,研发了第一台大块填充补牙机,运用直接修补技术更快更简单地完成整个过程。此外公司还宣称其在牙齿种植和电子工具领域可以带来更安全有效的使用操作。

Twincat-CNC可以显著提高牙齿钻头磨床的工作效率
Twincat-CNC可以显著提高牙齿钻头磨床的工作效率

Advanced公司技术团队部门负责人Francois Aeby说到:“我们的目标是,为所有的Dentsply Sirona产品领域制造出更高效以及为客户量身定制的高端机器。我们的研发动机一方面是我们团队拥有最强大的技术支撑,另一方面是我们的客户在新系统和新技术的价值创造和研发方面给予我们的支持。”Advanced技术团队致力于4个领域:加工核心、过程自动化、自动检验和包装系统。

优化牙齿钻头磨床

Dentsply Sirona公司项目经理Francois Mottier认为,牙齿钻头磨床IM4P与其上代机器相比有很明显的技术革新:“随着Twincat CNC的投入可以简化机器的使用,优化其加工质量。除此之外机器的灵活度也得到了提升,在更换不同的钻头型号时操作更简便。更换零件现在全部由软件控制,不用再需要机械拆装零件了。” Francois Aeby补充说到:“这项技术也适用于其他运用领域。同样的CNC功能在将来也可以用作生产铣齿上。只需准备相应的工具就可以。”

该磨床由4个模块组成,每个模块有5个内插和1个虚拟CNC轴,Dentsply Sirona公司的自动化工程师Daniel Roy说到:“这5个由Twincat CNC控制的轴用于工具的高精度定位以及装载不同加工工具的推车移动。另外还有一个工具支架,其随着同一个轴通过不同的螺杆移动。另外一个虚拟轴负责连结X轴和Y轴,作用于Twincat CNC转换。”

随着对机器性能要求的不断提升,Dentsply Sirona公司在新的研发中投入使用了Twincat 3 CNC。Twincat3系统涵盖了以下功能:

● TC3 CNC基础包(包括TC3 PLC/PTP/NCI)

● TC3 CNC Axes包:用于拆卸总共64个轴/控制螺杆,其中最多32个轨道轴和12个控制螺杆

● TC3 CNC Channel包:用于拆卸其他CNC通道,最多12个通道

● TC3 CNC转换包:5个功能轴、运动学数据库、RTCP、TLC功能以及不同协调系统的定义和转换。

Daniel Roy认为更换有很多优点:“Twincat CNC使机器更快,在对磨具磨损很小的情况下使整个过程运行得很稳定。另外我们还使用了软件,为的是有效地生成轨迹运动的系统——根据要求有自主编写的代码或者插入值。其对自动机械修正系统的作用也有很大影响,这意味着:非直线轴只能通过Twincat CNC的使用来实现。其他功能,比如失调补偿,对于缩短两个生产批次中间的调试时间来说也很重要。与上代机器相比可以将调试时间由3 h缩短到1.5 h。随着其他方面的优化,比如通过对机器操作者的培训在将来能更进一步缩短调试时间。由于用户界面更简单且更人性化,现如今简化了一些特别的工作,比如检验和机器监控。”

图1 多合一自动化完整形式:加载直接集成的安全驱动技术的总机PC和模块化的I/O界面
图1 多合一自动化完整形式:加载直接集成的安全驱动技术的总机PC和模块化的I/O界面

开放式多合一自动化

Dentsply Sirona公司在2003年就成功攻克了PC和Ethercat端的Beckhoff控制技术。对此Daniel Roy说到:“首要任务是找到一种系统,可以无缝实现轴的控制且不使用另外的集成硬件,对第三方零件开放。我们当时只发明了用于PC端Beckhoff控制系统,这种具有SPS和NC功能的多合一自动化。带来的是高效化的Beckhoff IPC。故搭载4核处理器Intel Core i7硬件平台的总机PC C6920足够控制IM4P磨床——全部的4个机器模块,包括SPS功能下的工件处理以及集成的安全功效。”

图2 运用单电缆技术的伺服电机节省了材料,安装时间和总机占地
图2 运用单电缆技术的伺服电机节省了材料,安装时间和总机占地

Francois Mottier补充到:“Ethercat也为我们带来很多优点。它效率高,适用于驱动技术的数据传输。除此之外通过广为人知的工业标准的建立,它可以很简单地集成许多不同的设备。同样的Safety-over-Ethercat和Twinsafe在机器安全领域也是如此,比如磨床的紧急停机,防护门和轴的安全运行方面。”对于他来说设计方面在特殊情况下还需要考虑到的是IM4-P的操作方面:“其操作性,比如装载和卸载,是通过共7个伺服轴来实现的。在此过程中我们受益于极其紧凑的设计,通过终端格式的伺服放大器EL7211和采用单电缆技术(OCT)的伺服电机AM8100实现。”