Koch 的開發(fā)人員利用德國倍福的獨門技術迅速地將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成了直線運動。
　　
　　如果你向普通用戶詢問什么是可變化、可調(diào)整的帶木條的門框，你看到的可能會是一臉茫然。如果你向 Koch公司的工程師提出同樣的問題，答案可能會是：他們正在使用 Beckhoff 直線電機和 PC 控制的 SBFD-B-NC設備，因此，門框的生產(chǎn)將變得更快、更好、更便宜。由于使用了現(xiàn)代化的工業(yè) PC 控制器，特別為 SBFD-BNC安裝的 31 臺直線電機設備可以使鉆孔和磨孔都變得更加合適。
　　
　　Koch Maschinenbau 公司作為德國的一家非標木工機械制造商，如果想每小時生產(chǎn)500個門框的話，他們絕對不能浪費時間。那么，如果他們采用 Beckhoff 的先進 PC 控制技術的話，他們就可以節(jié)約一些時間。Beckhoff 在這方面經(jīng)驗豐富：它曾幫助 Koch 公司應用 PC 控制技術在PC 上采用標準 Windows 軟件進行調(diào)試仿真和遠程服務/診斷來節(jié)約時間。為了尋找更加節(jié)省時間和更加優(yōu)化的方案，他們開發(fā)了一項利用加工站里的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動來改善鉆頭定位的技術。技術經(jīng)理 Leo G?vert 很快就想到了在電子工業(yè)中安裝 SMD 元件時，精確定位 PCB 板時所采用的線性驅(qū)動技術。因為他們的合作伙伴Beckhoff 公司在該領域表現(xiàn)也非常出色，對于這種想法，雙方一拍即合：由雙方來合作開發(fā) SBFD-B-NC 設備。Koch 的管理層為此大開綠燈，一臺功能非常強大、維護工作最少、可以適應時間要求的木工設備就此誕生。在該方案開發(fā)的最開始，精力主要集中在設備定位功能的改善上。采用直線驅(qū)動取代了齒條上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，所以定位過程變得更快而且更加精確。這臺長寬為 10mx15m 的設備，將用于板條式門框的木材分為頭部、中部和底部三個部分。然后由操作員選擇加工步驟，并決定是先加工左邊還是右邊。最后，鏈條傳送帶將木材沿 ＋Y 方向依次輸送到9個加工工位。在傳統(tǒng)的解決方案中，鉆銑設備安裝在頂部的搬運器上，它通過齒條來移動，對已經(jīng)編好程序的孔、槽進行加工。因為在這里用直線電機替代了旋轉(zhuǎn)電機，使得定位更快而且更加精確。一般來說，直線電機適用于旋轉(zhuǎn)電機機械結構位置受限，或者是在動態(tài)性能、同步和加速方面有特殊要求的場合。
　　
　　在半條門窗加工廠，31 臺由 Beckhoff AX2000 伺服驅(qū)動控制器驅(qū)動的直線電機保證了鉆孔和槽的正確定位。所有的驅(qū)動數(shù)據(jù)通過四個 Lightbus 環(huán)傳送到工業(yè) PC 進行進一步處理。
　　
　　直接驅(qū)動帶來了 10％ 的成本優(yōu)勢
　　控制專家 G?vert 指出，“對我們來說，看起來這是正確的技術選擇。在每個工位的吊運式輸送斗（吊裝式托架）必須接納多至 9 個鉆頭，并將它們移動到位。”對于這項作業(yè)任務來說，Beckhoff 的 AL2000 直線電機是理想之選。AL2000 的移動速度可以達到 10m/s，并且在運動過程中還可以獲得很大的加速度。“從管理角度來講，相對獨立的直接驅(qū)動很容易被人遺忘，因為在一個加工工位里所有直線電機共用一條磁性軌道，使系統(tǒng)非常經(jīng)濟，” G?vert 解釋說。G?vert 承認，安裝外部測量系統(tǒng)，在一定程度上會降低成本優(yōu)勢，“但底線是用 8 個驅(qū)動可以節(jié)省 10％的成本”。除了經(jīng)濟原因以外，Koch 也明顯認識到該系統(tǒng)的技術優(yōu)勢，特別是以下幾個方面：
　　│ 直線伺服電機不受機械磨損
　　│ 直線電機定位速度快，而且無過沖
　　│ 易于調(diào)試運行
　　│ 多個電機可以同時運行于一條軌道之上
　　
　　“對于機器制造商來說，這些優(yōu)點不容忽視，因為除去冠輪以后，移動距離就幾乎沒有限制了，”Koch 公司軟件工程負責人 Oliver Bexte 補充說。他把時間優(yōu)勢看作另一個主要優(yōu)勢。實際上，二者的最大區(qū)別并不在于工件的加工，而是在于建立并改進繁重的鉆孔任務。它所需要的定位精度在 0.1mm 到 0.01mm 之間。直線電機的重復精度也非常高。Bexte 對這項技術很有信心，他解釋說，“在實際測試中，我們用千分表測試了幾百次，通過比較表明定位精度并沒有什么變化。”所有這一切并沒有像旋轉(zhuǎn)電機那樣發(fā)生瞬變現(xiàn)象（無伺服抖動現(xiàn)象），這就意味著，設定某些簡單的控制參數(shù)變得更加簡單。
　　儀表管理更加容易
　　就精度來講，Koch 設備使用的儀表技術也非常關鍵。在按長度切割原材料時，開發(fā)人員使用 SONY 的磁性編碼器，只需把它用膠水粘到軌道上就可以了。這樣做的優(yōu)勢是擁有參考凸輪的和高分辨率閱讀器。Bexte 指出，“這種傳感器的優(yōu)點是可以調(diào)整，只要練習一下就行，時間不超過5分鐘。”軟件工程師警告說，在調(diào)整的時候必須小心，因為磁性工具可以損壞整個測量系統(tǒng)。Beckhoff 公司研發(fā)人員目前正在為突破這項限制而努力。Beckhoff 的工程師們正在進行一項工作：在直線電機內(nèi)部采取措施使電機免受外部干擾。其測量原理包括使用次極磁鐵的截面來確定位置和速度。增量式編碼器使用它們的磁場強度可以每24mm 發(fā)出 1000 個脈沖（24mm 對應于旋轉(zhuǎn)電機的一周）。將信號輸入到 AX2000 驅(qū)動放大器，就可以獲得 0.1mm 的定位精度。
　　
　　與需要水冷直線驅(qū)動的大功率機床以及需要昂貴的光電測量系統(tǒng)的高精度機床應用相比，這里所講的解決方案對于木工機械和包裝機械來講是理想的。Koch 的控制工程師更喜歡直接驅(qū)動的另一個原因是，使用 TwinCAT 可以直接將其無縫集成到現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)當中。伺服放大器通過Beckhoff 的 Lightbus 來實現(xiàn)定位，而簡單定位任務的驅(qū)動則可以通過 CANopen 來操作。
　　
　　Beckhoff 工業(yè) PC控制 69 根軸
　　SBFD-B-NC木工機械是用來鉆銑木工部件的自動化機器，然后再由部件制成板條門窗。該設備由一臺裝有 PENTIUM4 和 15” 面板的工業(yè) PC 來控制。操作系統(tǒng)采用 WINDOWS 2000 SERVER，自動化軟件采用 TwinCAT NC PTP，PLC 循環(huán)時間為 10ms。
　　
　　總共使用 31 臺 AL 2000 直線電機的 5個機械加工工位，可以提供的最大移動速度為 1000mm/s，可以確保加工頭的精確定位。這些電機和另外 3 臺旋轉(zhuǎn)電機一起通過四個 Lightbus 環(huán)耦合到系統(tǒng)中。
　　
　　通過 CANopen 總線連接用于靜態(tài)定位的鏈式輸送機。這臺設備同時包括 27個帶有 CANopen 總線接口的驅(qū)動、7根快速和爬行軸。輸入和輸出點總數(shù)為 1134 個。
　　
　　裝有 PLC/NC TwinCAT 軟件的 Beckhoff工業(yè) PC C6150 是 69 根軸的主控制站。