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自动化系统改进净化器罐生产

作者:John Meyer, Siemens2008.10.19阅读 2952

  Eberspaecher北美公司应用新型金属成型系统将其催化式排气净化器罐的产量提高20%,并改进了零件的质量,加速了数据的采集。

  创建于1865,从1931年开始涉足汽车尾气事业的Eberspaecher北美公司是排名第一的催化转换器罐和完整的废气处理系统供应商,客户包括一些世界上最著名的汽车品牌,包括克莱斯勒、道奇、吉普、庞迪克、别克、雪佛兰和梅塞德斯-奔驰等。这个总部在德国的公司从2000年开始CONTROL ENGINEERING China版权所有,在美国和加拿大建立了自己的办事机构。现在公司在密歇根州的布赖顿市、亚拉巴马州的土斯卡鲁沙, 以及加拿大安大略省的布兰普顿都有了生产工厂。
  当Eberspaecher北美公司想要在布赖顿的工厂上马新的催化转换器生产线时,他们选择了非传统的程序,安装了激光焊接短管生产单元,代替“传统”的管磨机。
  这个系统的核心是“双主机”控制的成型轧制和激光焊接生产系统,该系统是由密歇根州特罗伊市的Weil工程北美公司提供的方案。Weil工程公司是位于德国Muellheim的Weil工程责任有限公司的子公司。现今该公司已有60多套短管成型及焊接系统在北美运行CONTROL ENGINEERING China版权所有,其中大部分都在焊接系统上使用了激光。

  
双主机系统集成了拆包机、辊轧成型机和激光焊接器来生产各种规格的罐子。

  完整的生产中心
  双主机系统在一台机器上结合了两个主要的功能:辊压成形和焊接。为了达到完美的圆度,毛坯填喂、管道焊后膨胀等次级加工过程被直接连接到双主机上,从而形成了一个完整的产品生产中心。整个系统的控制功能由西门子提供,运用了Sinumerik 840D来进行计算机数字控制(CNC),一个Simatic OP170操作平板来进行对话功能。为了达到这个生产系统的独特性能要求,人机交换界面(HMI)由Weil工程公司用软件ProTool来配置。
  该生产系统被设计来适应更广泛的产品和客户需求,包括:
  ■  3英寸到8英寸的管直径
  ■  8英寸到50英寸的管长
  ■  圆形或是椭圆形的管子形状
  ■  0.020英寸到0.080英寸的管壁厚度
  ■  低炭钢和不锈钢的材料  


焊接后管坯被传送到冷却区域

  为速度而建
  该系统最重要的优势之一是可以把性能和灵活性结合到一起。用功率3.2千瓦的激光,以每分钟4到5米的焊接速度,该系统每小时可以制造多达500个零件。
  该系统的全新设计是为了达到连续操作和快速生产。两个装配了轮盘的金属片拆包机CONTROL ENGINEERING China版权所有,每个可以负载大约一个小时的生产材料,用来给成型装置添喂毛坯。毛坯在传送过程中需要被检测,以防出现双片的情况。一旦第一台拆包机缺料空转,转盘会把第二台拆包机转到进料位置www.cechina.cn,以便让第一台机器可以重新装载材料。这个方法保证了材料的不间断供应。
  根据不同的管长,在同一个机械循环里,可以向管道里滚入多个毛坯(可以多达4个)。转动的管坯自动地从滚筒运动到缝隙焊接处,它们在缝隙焊接处自动地被夹紧,用Trumpf TLF 3200激光对缝焊接。在此过程中双主机系统也可用钨极氩弧焊接,Eberspaecher采用了两个方案中的一种。钨极氩弧焊接需要较少的初始投资,但是相对于激光方法而言,焊接速度较慢。
  一旦焊接过程完成,焊好的金属罐就能够从加工过程中撤出,被传送到一个在线的焊接退火系统,将焊接区域加热到大约1000℃(1800°F),用来降低焊缝处的应力。经过一个冷却的区域后,这个数控操作系统把金属罐引入到一个液压胀管器中,在这里他们接受一个预先选定的内部尺寸。最后的尺寸是用转换器底层的直径、绝缘垫的厚度和用于转换器罐的不锈钢材料回弹性来计算的。  


激光束焊接罐缝

  控制自如
  这些操作的顺序、每个过程准确的时间点和所有运动的控制都是由西门子Sinumerik 840 D控制器来监控和操作的。西门子的计算机数字控制也可以监控激光束以及所有传输/成型机械的位置、能量和开关状态。根据Weil工程公司的业务经理Matthias Philipp的说法,“计算机数字控制的开放结构和强大功能,使其很容易检测和控制所有这些不同的功能,我们也为在操作面板上的计算机数字控制器和可编程控制器开发了自己的HMI程序,西门子的系统使这一切都很容易完成。”
  在双主机系统上控制工程网版权所有,西门子CNC技术控制8个旋转轴,Simodrive 611U驱动系统安装在拆包机和切角设备上。另一个611U驱动系统在胀管器和处理系统中操作4个轴。所有CNC、PLC、HMI和驱动系统都通过Profibus协议通讯,这使得一个计算机数字控制程序可以由Weil工程公司一样的机械制造商来编写和应用,以根据他们自己设备的特殊功能来改进他们的控制。比如,这本案例中,两个模拟输出被用来控制激光能量和加工次序的渐变、开关状态和其他参数。在双主机机器上

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