冲向工业4.0的云霄

点击数:11 发布时间:2017-08-11
早在工业4.0提出之前,使用RFID进行刀具编码就已颇为成功。世界顶级航空结构Tier 1供应商Premium AEROTEC数十年来都使用这一技术为质量及生产过程保驾护航。如今,巴鲁夫的刀具ID系统用于金属切割生产的全过程,为智能网络化提供了先决条件,同时又能进一步优化刀具使用效率,持续不断改善生产过程,从而保障产品质量。
冲向工业4.0的云霄

早在工业4.0提出之前,使用RFID进行刀具编码就已颇为成功。世界顶级航空结构Tier 1供应商Premium AEROTEC数十年来都使用这一技术为质量及生产过程保驾护航。如今,巴鲁夫的刀具ID系统用于金属切割生产的全过程,为智能网络化提供了先决条件,同时又能进一步优化刀具使用效率,持续不断改善生产过程,从而保障产品质量。

 

航空结构零部件的机加工是业内最顶级的机械加工之一。原因之一是使用了最现代化但难以处理的材料进行加工,除了复杂的铝合金外,钛、碳纤维增强复合材料(CFRP)材质都对加工过程有很高的要求。此外,航天航空领域更偏爱薄壁零部件,在减重的同时又要保证零部件的高强度及韧性,这点至关重要。轻合金通常有复杂的自由曲面也最难切割。德国奥格斯堡Premium AEROTEC公司的刀具修复及调试负责人Daniel Weishaupt说到:“高性能切割,即HPC,对精度及过程的可靠性要求极为高。”因而确保零部件的紧密度高是重中之重。Weishaupt还说到:“最基本的要求是要让刀具参数精准无误的上传至机加工中心。”这也是使用刀具识别系统的主要原因。

 

像巴鲁夫刀具ID这类识别系统的普遍优势是能使用高频电磁交频场实现安装在刀具上的数据载体和读写头之间的刀具数据传输。射频识别,即RFID,能确保刀具的关联性,例如,使用RFID读写头,对刀仪上的数据就能写入刀具上的数据载体内并在刀库中进行读取。此外,刀具用完后,切割次数等的相关数据也能再次写入数据载体。数据的自动化处理能确保所有信息的正确性与及时性。因此,Premium AEROTEC在卓勒的对刀仪及测量设备上以及30多个机加工中心内配备了巴鲁夫的刀具ID读写头及处理单元。Weishaupt说到:“我们能将系统集成入不同机器的控制器上,不会有任何麻烦。”集成是由Augsburg的Erhardt + Leimer Automatisierungstechnik GmbH公司操作实施的。这家公司提供专业的加工过程系统解决方案及自动化技术,仅12周就能完成。

 

巴鲁夫的BIS M读写头有多个尺寸大小,圆形、条状形,能满足Premium AEROTEC不同机加工中心的多样需求。

 

巴鲁夫的BIS V能在多种频率下通讯。因此,Premium AEROTEC的控制器不仅能使用金属环境下牢固可靠的低频系统零部件(LF, 70...455 kHz)进行操作,同时还能使用高频零部件(HF, 13.56 MHz)。对于这家商用军用航空零部件公司来说,该款处理单元的多种接口方式能整合入不同的机器中,这点才是至关重要的,它适合世界范围内行业通用的总线系统,如Profibus, Profinet, EtherCAT, CC-Link and Ethernet/IP,还具备Ethernet接口的网络服务器,此外,适合多个通用控制器OEM的功能模块能更快进行配置。

 

现有的刀具及刀柄上很匹配的装上了数据载体(所谓的编码块)。Premium AEROTEC选择BIS M型号的数据载体,能在13.56 MHz的频率下工作,进行无限次数的读写循环。德国奥格斯堡Premium AEROTEC公司的刀具修复及调试负责人Daniel Weishaupt说道:“我们决定使用BIS M版本是因为这类编码块符合RFID的ISO 15693及ISO 14443A标准,不同生产商都能提供。”这位负责人将这一产品视为生产的安全保障。目前Premium AEROTEC公司在刀柄内为30,000台左右的刀具装上了巴鲁夫的BIS M数据载体。

 

Weishaupt先生还补充道:“BIS M RFID系统能在高速传输下还能保证数据的优良质量,这点也尤为重要,如今我们的读取过程比以往快30%。”

 

RFID刀具识别的首要需求就是能够自动化且安全的处理刀具数据,这一点数年前就已实现。精确传输刀具尺寸、使用参数,同时记录使用寿命及剩余使用次数,这样能确保可靠的加工过程。Weishaupt解说到:“记录刀具的切割次数非常重要,切割力度的增大会导致刀具磨损,从而使得工件的形状有偏差。而热循环负载及机械循环负载会导致表面剥落,这对零部件是不可修复的损坏。”切割刀具使用久了就会出现表面剥落,这种情况下就无法测量实际磨损情况。只有在出现裂缝且蔓延开时才能知道磨损情况。结构的变化及劳损会导致颗粒的分离,进而损坏零部件。因摩擦产生的刀具磨损则会导致切割力度的增加。一旦刀具边缘无法承受更强的切割力度时,刀具会断裂,甚至会损坏工件。

 

航空零部件的成本通常以成千上万的美元计算,那问题就显而易见了。原先凭经验估算刀具使用寿命,如今每把刀柄上的数据载体能将刀具的最大使用寿命传输至刀具上的编码块,从而大大减小了这显而易见的成本问题。

 

BIS M数据载体具有唯一ID号,除了能知道刀具使用次数外,还能为刀具创建Weishaupt先生所提到的使用寿命文件。数据载体上的唯一ID号只可读取,不可更改,这能对零部件进行追溯,确保其质量,同时能记录每把刀具的历史信息。刀具管理系统内对刀具数据的集中式存储及处理能以不计其数的新方式进一步优化刀具的使用。巴鲁夫的刀具ID在Premium AEROTEC公司的智能化网络生产中是关键技术,助力该公司冲入工业4.0的云霄。

 

Premium AEROTEC

Premium AEROTEC是世界顶级商用及军用航空结构Tier 1供应商之一,其公司分布在Augsburg, Bremen, Nordenham, Varel及Braşov (罗马尼亚),业务包含使用铝、钛、碳纤维增强复合材料(CFRP)材质开发并生产大型航空零部件。Premium AEROTEC对A350 XWB的开发及生产也做了杰出贡献。此外,该公司还为波音787 "Dreamliner”, Eurofighter及A400M提供零部件。2016年,Premium AEROTEC的销售额达20亿欧元。

 

图片:

 图中为DNC 51:


在Premium AEROTEC内,约有30台机加工中心配备了巴鲁夫刀具ID读写头及BIS V处理单元。

 

 
切割刀具在卓勒对刀仪中准备,利用刀具ID读写头在刀柄上将相关刀具数据写入BIS M数据载体内。

 


P3093195b: Premium AEROTEC公司在刀柄内为30,000台左右的刀具装上了巴鲁夫的BIS M数据载体。

 


P3093211: 刀柄内的巴鲁夫BIS M数据载体符合RFID的开放式ISO 15693及ISO 14443A标准

 


BIS V: BIS V处理单元能在多种频率下通讯,为全球通用的总线系统提供了全方位的接口。