Fanuc CNC

Nově sjednocená firma od roku 2010
The FANUC Group
Fuji Automation Numerical Control
CNC | Drive Systems | CO2-Laser-Systems | Robots | Robomachines
Automatizace výroby od jednoho dodavatele
6 April, 2010
2
FANUC LTD.
Veškerá výroba V JAPONSKU
Přes 600 pracovníků ve vývoji
Světová jednička v oboru CNC
Podíl na trhu CNC > 60%
Světová jednička v technice robotů
Světová jednička ve spolehlivosti
Základní principy vývoje – požadavky na každý
nový produkt:
Vyšší spolehlivost
Nižší výrobní náklady
Méně komponentů “Weniger Teile”
6 April, 2010
3
Prodejní a servisní síť v Evropě
Facts
Offices
Sales Areas
Luxembourg
European Headquarters
~ 400 employees
Germany
Germany, Netherlands, Austria
34% market share*
Switzerland
Switzerland, Liechtenstein
Italy
Italy, Vatican, San Marino
France
France, Belgium, Luxembourg,
Andorra, Monaco, Marocco,
Tunisia, Egypt
UK
UK, Ireland, Malta
Spain
Spain, Portugal
Nordic
Sweden, Denmark, Norway,
Finland, Estonia, Latvia,
Lithuania
Turkey
Turkey
Bulgaria
Bulgaria, Romania, Macedonia,
Greece, Serbia
Poland
Poland
Czech Republic
Czech Republic, Slovakia
Hungary
Hungary, Croatia, BosniaHerzegovina, Slovenia
6 April, 2010
* at machine tool builder, end of 2009
4
Reference v Evropě
6 April, 2010
5
Příklady aplikací
Soustružení - Horizontální
Produkční soustružnická centra
6 April, 2010
6
Svislé soustruhy - Karusely
6 April, 2010
7
Frézovací centra - Vertikální
6 April, 2010
8
Frézovací centra - Horizontální
6 April, 2010
9
Brusky
6 April, 2010
10
Přehled CNC systémů
Vyráběné typy CNC
Pomocná
Pomocná
zařízení,
zařízení,až
až88os
os
Power Mate i
6 April, 2010
Kompaktní
KompaktníCNC
CNC
systém,
systém,
jednodušší
jednodušší
aplikace
aplikace
Series 0i
Modulární
ModulárníCNC
CNC
pro
náročnější
pro náročnější
uživatele
uživatele
Series 30i/31i/32i
12
Charakteristické znaky CNC systémů
FANUC (1/2)
- Řídicí jednotka vůbec nepoužívá technologii osobních počítačů;
“otevřené” systémy pouze na úrovni ovládacího panelu
- Rychlý integrovaný automat PLC (nazýván PMC) umožňuje výrobci
stroje velké zásahy i do vlastního CNC řízení
- PLC lze vždy zobrazit i editovat přímo na systému
- Všechny servosmyčky (proudová, rychlostní, polohová) počítány v
NC, zesilovač je pasivní hardware na rychlé optické datové sběrnici
FSSB
- NANO přesnost nejen ve výpočtech, ale i v odměřování – a to již od
základní úrovně systémů 0i
- Spolehlivost jednoduchost a snadná opravitelnost mají přednost
před komfortem
6 April, 2010
13
Charakteristické znaky CNC systémů
FANUC (2/2)
- Standardní programovací jazyk je vždy DIN-ISO, na přání
lze doplnit konverzační grafický dialog (tzv. Shop-floor
programming) „Manual Guide i“.
- Podle způsobu řízení rychlosti a dráhy:
1. Hrubovací režim – bez načítání bloků dopředu, programovaná rychlost
je dodržena i za cenu nepřesnosti
2. „AI Contour Control“ režim s načítáním bloků dopředu (look-ahead),
rychlost je automaticky snižována podle tvaru programované dráhy pro dodržení
zvolené přesnosti (volitelná přesnost na škále 1-10)
- Velké programy lze spuštět v režimu DNC, tj. přímo z
externího zařízení (datová síť, paměťová karta, externí disk, ... )
6 April, 2010
14
Srovnání řady 0i vs. 3xi
0i – KOMPAKTNÍ
3xi – MODULÁRNÍ
￮ Předdefinovaná
konfigurace
＊ Neexistuje žádný
„standard“, každý výrobce
stroje si sám určí výbavu
￮ Všechny podstatné funkce
„v základu“
￮ Menší výběr SW opcí
￮ HW prakticky stejný jako u
řady 3xi
＊ Velký výběr SW opcí,
systém může být plně
vybaven, nebo úplně „holý“
￮ Stejná spolehlivost a záruka
＊ Koupit správnou
konfiguraci nového stroje je
vždy levnější než dodatečné
úpravy
￮ Pohony Alpha i nebo Beta i
＊ Pohony Alpha i
6 April, 2010
15
Typické aplikace
Řada 30i/31i/32i
CNC pro pokročilé stroje
Series 0i/0i Mate
CNC pro stroje výchozí úrovně
Složité konfigurace, více os a kanálů
Frézovací
Rychlostní obrábění, formy
Soustružnické
Pětiosé obrábění
Obecné natočení roviny obrábění
Stroje integrující frézovací i soustružnické operace
Složité kompenzace přesnosti
Brousicí
Vysekávací lisy
Retrofity
Power Mate i
i-H: CNC pro polohovací úlohy
i-D: CNC pro 2-osé aplikace
Dopravníky, linky apod.
6 April, 2010
16
Srovnání hlavních parametrů
CNC systémů FANUC
Typ
Současně
Interpolujících
Počet
Počet
CNC systému
Počet
Os
Kanálů
Vřeten
32i-A/32is-A
9
(5 na kanál)
4
2
2
31i-A/31is-A
20
5(i-A5)
4
6
30i-A/30is-A
32
24
10
8
0i Mate-MD
3
3
1
1
0i Mate-TD
3
3
1
1
0i-MD
8
4
1
2
0i-TD
11
(7 na kanál)
4
2
4
2/8
2/4
2/8
1/-
Power Mate
i-D/i-H
6 April, 2010
17
Power Mate i-H
Typické Aplikace
1) Rychlý start/stop motoru jako reakce
na vnější signály:
→ řezací stroje, razicí stroje, balicí
stroje
razicí stroj
2) Funkce elektronické vačkové hřídele:
→ plnicí stroje, razicí stroje s
dopravníkem, balicí stroje
plnicí stroje
6 April, 2010
18
Power Mate i-H
Typické Aplikace
3) Synchronizace mezi více osami (max.128)
→ balicí stroje, navíječky,
postupové lisy
balicí stroj
4) Řízení tahu pomocí řízení momentu
→navíječky, ovíjecí a natírací stroje
navíječka
5) Dosažení vysokého momentu při použití velkého servomotoru
→elektrické lisy, dopravníky pro těžká břemena
6 April, 2010
19
CNC Řady 0i – D (MD, TD)
0i-MATE D je jednodušší varianta
Kompaktní řídicí systémy pro retrofity a jednodušší
stroje
Memory card
10.4" color LCD
Předdefinovaný soubor
funkcí
Až 8 řízených os, 4
současně intrpolované
Obrazovka barevná LCD:
8.4” nebo 10.4"
AI contour a NANO
interpolace
8.4" color LCD/MDI
6 April, 2010
Ethernet standard
20
CNC Řady 0i – D (MD, TD)
0i-MATE D je jednodušší varianta
Kompaktní řídicí systémy pro retrofity a jednodušší
stroje
Memory card
10.4" color LCD
Dual Check Safety
Nástrojové hospodářství
„Tool management“
Uživatelské obrazovky
Simulační program pro
PC, „NCGuide“
Možnost „otevřené“ verse
s panelem na bázi PC
8.4" color LCD/MDI
6 April, 2010
21
CNC Series 0i - Uspořádání komponent
Embedded Ethernet 100 BASE-TX (basic)
Series 0i-D
Internet
8.4" LCD/MDI (color)
10.4" LCD (color)
PC
AC SPINDLE MOTOR
SERVO AMPLIFIER
FSSB
iSV
FANUC I/O Link
DI/DO 1024/1024（bacic）
2048/2048（option）
AC SERVO MOTOR
Servo guide
Operator’s panel
AC SERVO MOTOR
βiS series
Connection panel SERVO AMPLIFIER βi SV series
I/O module
(with I/O Link)
6 April, 2010
22
Řada 3xi - pro nejnáročnější aplikace
MODULÁRNÍ konfigurace
Až 10 kanálů, 32 os + 8 vřeten
Pro komplexní soustruhy s frézovacími operacemi,
Automatické soustruhy, 5-osé stroje, Stroje s výměnnými
frézovacími hlavami a lineárními motory
Nejmodernější Hardware
Rychlý RISC-procesor
Vnitřní sběrnice rychlejší a odolnější proti rušení
Rychlé a velmi přesné obrábění
CNC, Servo, Pulsecoder – vše s nanometrickou
přesností
Přehledná a snadná obsluha
15” LCD obrazovka
6 April, 2010
23
Hardwarová konfigurace
Sběrnice sériového serva FANUC (FSSB) spojuje CNC se servozesilovači pomocí optického
kabelu
Rychlejší komunikace
Pro více os se vyžaduje pouze jeden optický kabel
Méně zapojování u systémů s více osami a více kanály
Sběrnice distribuovaných vstupů/výstupů I/O Link pro propojení různých I/O zařízení s CNC
I/O Link
I/O jednotka
FSSB
I/O modul
Servozesilovač αi
Servomotor αi
CNC
Řízení periferního zařízení
Jednotka rozhraní
samostatného
detektoru
6 April, 2010
Lineární snímač
polohy jiných
výrobců
Zesilovač
Servomotor βis
I/OLink βi
24
Flexibilita pro složitější stroje
Funkce ovládání více kanálů
NC Kanálem rozumíme samostatně
běžící NC program
Bohatá sada funkcí pro podporu složitých strojů s
více (až deseti) kanály
Synchronní, složené a nadřazené
řízení pomocí programových
Kanál 2
Kanál 3
příkazů
Přiřazování os a vřeten mezi kanály
A1
K ovládání těchto funkcí není potřeba paralelní
program PMC
Není potřeba synchronizace mezi programy CNC a
PMC, kratší doba cyklu
6 April, 2010
25
Servopohony řady αi
Elektrické servopohony
Servem rozumíme zařízení pro regulaci
polohy a jejích časových derivací:
- Regulace polohy – pohony os
- Regulace rychlosti – vřetena
- Regulace síly (momentu) = zrychlení – pomocná zařízení
Elektrický servopohon vždy reguluje proud = zrychlení.
Rychlostní a případně i polohová smyčka jsou nadřazeny
a nastavují se postupně.
6 April, 2010
27
Charakteristické znaky servopohonů
FANUC
- Pohony interpolujících os jsou vždy synchronní střídavé
servomotory, rotory permanentní magnety ze slitin vzácných
zemin, FeNdB
- Pohony vřeten asynchronní nebo synchronní střídavé
servomotory
- Absolutní snímače polohy realizovány elektricky
(spolehlivější, ale je nutná baterie pro odměřování ve
vypnutém stavu)
- FANUC používá pojem “semi-closed” loop pro nepřímé
odměřování polohy z rotačního motoru “full-closed” loop je
výraz pro přímé odměřování polohy (např. pravítko)
- Servomotory mají v porovnání s většinou jiných výrobců
kratší osu a větší průměr, celkově velmi malé rozměry (snadná
zástavba, ale malý moment setrvačnosti).
6 April, 2010
28
AC Servomotory αi series
Řada servomotorů
1 Nm až 500N m (verze 200 V)
2 Nm až 3000N m (verze 400 V)
Kompaktní rozměry
Vysoké maximální otáčky
Vysoký výkon
6 April, 2010
Pulzní snímač polohy
s mimořádným rozlišením
Standardně: 1 000 000 /ot
Volitelně: 16 000 000 /ot
Inteligentní servomotor
ID data a teplotní data
servomotoru a pulzního snímače
polohy
29
Řada servomotorů
Moment
Nm
1
Příruba
2
200
V
/5000,
/6000
αiF
αiF 1
/5000
400
V
αiF 2 /
5000
8
12 12
22
130 mm
αiS 8
αiS 4
/4000
/6000
/5000
αiS 8
/4000HV
/6000HV
αiS 4
αiS 2
/5000HV /5000
/6000HV
HV
400
V
200
V
4
90 mm
αiS 2
αiS
4
30
40
50 100 200 300 500 1000 2000 3000
174 mm
265 mm
380mm
αiS12
αiS22
αiS30
αiS40
αiS50
αiS100
αiS200
αiS300
αiS500
/4000
/4000
/4000
/4000
/3000
/2500
/2500
/2000
/2000
αiS12
/4000
HV
αiS22
/4000
HV
αiS30
/4000
HV
αiS40
/4000
HV
αiS50
/3000
HV
αiS100
/2500
HV
αiS200
/2500
HV
αiS300
/2000
HV
αiS500
/2000
HV
αiF30
/3000
αiF40
/3000
αiF 4
/4000
αiF 8
/3000
αiF12
/3000
αiF22
/3000
αiF 4
/4000
HV
αiF8
/3000
HV
αiF12
/3000
HV
αiF22
/3000
HV
αiS1000
/2000
HV
500mm
αiS2000
/2000
HV
αiS3000
/2000
HV
Všechny motory odpovídají mezinárodnímu standardu IEC60034-1
6 April, 2010
30
Důležité údaje
Kompaktní, vysoké otáčky, velký výkon
Kompaktní pulzní snímač polohy s mimořádně vysokým rozlišením
Standardně: 1 000 000 /ot, Volitelně: 16 000 000 /ot
Inteligentní ID informace servomotoru a pulzního snímače polohy
Menší
Menšírozměry
rozměry
ααiiFF 30/3000
30/3000
Maximální
Maximálnírozsah
rozsahotáček
otáček
Vyšší
výkon
Vyšší výkon
ααiiF30/3000
F30/3000
[Nm]
120
ααiiS30/4000
S30/4000
Rovnoměrný chod
5 µm/dílek
Max. moment
100
▲31%
25% VÍCE
80
< 1 µm
60
Trv. moment
40
33% VÍCE
20
ααiiSS 30/4000
30/4000
6 April, 2010
Plynulé
Plynuléotáčení
otáčení
1 ot
F1000 mm/min = 100 ot/min
0
0
1000
2000
3000
4000
[min-1]
Stoupání šroubu 10 mm
31
Servomotory IP67, IP68
Vysoká odolnost proti vodě
Speciální těsnicí materiál:
Těsnicí materiál povrchu statoru, O-kroužek, olejové těsnění
Speciální kryt proti chladivu a třískám
Speciální
kryt
Zdokonalené
těsnivo
Olejové těsnění
6 April, 2010
Konektor zpět. vazby
O-kroužek
32
Hlavní body: Servomotor αiS 3000HV
Největší synchronní servomotor na světě
Při vývoji byly použity nejmodernější analýzy FEM.
Patentová
přihláška
Velký krouticí moment a obrovský výkon
Motor s technologií Quattro Amplifier Drive
Konstruováno pro těžké elektrické lisy a další velké stroje.
αiS3000HV
Výkonové charakteristiky
Moment (Nm)
8000
Max.
6000
4000
Cont.
2000
0
0
6 April, 2010
500
1000
1500
-1
Otáčky (min )
2000
33
Technologie s vícenásobnými vinutími
A
Zvyšuje výkon
(~60kW)
B
Pohon s více
zesilovači
(60kW~200kW)
C
Pohon s více motory
(200kW~)
Zesilovač
Motor
Zásada:
Zásada:“Jedna
“Jednaosa
osassvícemotorovým
vícemotorovýmpohonem”
pohonem”vvpřípadě
případěrozděleného
rozděleného
momentu
momentussomezením
omezenímdaným
danýmkuličkovými
kuličkovýmišrouby
šroubynebo
nebospojovacím
spojovacím
mechanismem
mechanismem
6 April, 2010
34
Použití velkých servomotorů:
Tvářecí stroje
V Japonsku
Velké servomotory používané v
lisech s tlakem 50 až 25.000 kN
Jeden až čtyři αis servomotory v
tandemu pro vstřikovací stroje
Dva αis servomotory pro pohon
šroubů a upnutí s tandemovým
pohonem
Rostoucí zájem ze strany
koncových uživatelů
V Evropě
BURKHARD (Německo)
MOSSINI (Itálie)
FAGOR (Španělsko)
a další
6 April, 2010
35
Lineární motory LiS
Maximální síla od 300 N do 17 000 N
Napájení 200 a 400 V je standardní
Maximální rychlost 4 m/s
Maximální zrychlení 30 G (pouze motor)
Kompaktní rozměry a malá hmotnost
Vysoká hustota vinutí
Vysoce účinné chlazení
Resolution from 0.01µm up to 4 m/s speed
Vylepšení pro aplikace v průmyslovém prostředí
400
Šířka cívky (mm)
LiS9000C2 LiS11000C2
300
LiS3000B2 LiS4500B2
250
100
LiS300A1
50
00
1000
6 April, 2010
LiS900A1 LiS1500B1
LiS15000C2
LiS9000B2
LiS6000B2
200
150
LiS17000C3
LiS10000C3
350
LiS7500B2
LiS3300C1
LiS600A1
100
200
300
400
500
Délka cívky (mm)
600
700
800
900
36
Výkonná chladicí konstrukce
Zajišťuje blokování přenosu tepla
Zabudovaná chladicí trubice u vinutí
Blokuje přenos tepla
Efektivní blokování přenosu
k tepla k vinutí
Přispívá ke kompaktní konstrukci motoru
Pohyblivý
Pohyblivý stůl
stůl
Omezuje vzrůst teploty
pohyblivého stolu
Chladicí
Chladicí trubice
trubice
Jezdec
Jezdec cívky
cívky
U
N
S
Magnetická
Magnetická deska
deska
6 April, 2010
N
V
S
W
N
Vinutí
Vinutí
S
U
N
V
S
W
N
S
N
S
Výška
Výška motoru
motoru
jen
52mm!
jen52mm!
Základ
Základ stroje
stroje
37
Vestavěné synchronní motory
Vlastnosti
Velký krouticí moment
Silné magnety vzácných zemin
Malé zvlnění krouticího momentu
Optimalizovaná konstrukce
magnetických obvodů
Maximální úhlové zrychlení přes 100
000 stup./sec2 (bez setrvačnosti zátěže)
Standardní modely pro napájení 200
VAC a 400 VAC.
Vhodné pro otočné stoly a přídavné
osy strojů s 5 osami.
6 April, 2010
38
Napájení ze standardních zesilovačů
FANUC’s products
SYNCHRONOUS BUILT-IN
SERVO AMPLIFIERαi series
SERVO MOTOR DiS series
FSSB
Power cable
i series CNC
Synchronous Built-in
Servo Motor Position
Detection Circuit*1
αiCZ Sensor *3
Third party’s products
Rotary encoder *2
αiCZ Sensor
Absolute encoder
Incremental encoder
6 April, 2010
＊1 Unnecessary for absolute encoder
＊2 Necessary to conform to FANUC serial interface
＊3 Absolute encoder
39
Specielní snímače αiCZ
Nejvhodnější snímač pro VESTAVĚNÝ SYNCHRONNÍ
SERVOMOTOR
Malé rozměry
: -50% (Tloušťka)
Vysoká přesnost :
+/-2 Sec. (1024l)
Snadná údržba : Možnost separátní výměny dílů
Absolutní měření polohy
Přesnost údajů (1024λ)
6 April, 2010
18
Nový snímač αiCZ
+/- 2 Sec.
+/- 5 Sec.
37
Současný snímač αiCZ
Přesnost údajů (1024λ)
40
Zesilovače - Napaječe motorů os a vřeten
Pulse Width Modulation
Zesilovače velmi malých rozměrů
Šířka a hloubka
Malý
Malý
chladič
chladič
Velice úsporné
Zařízení s nízkými energetickými
ztrátami (proměnná nosná frekvence
PWM)
Zjednodušená
Zjednodušená
údržba
údržbamotoru
motoru
ventilátoru
ventilátoru
Hloubka -11%
Zjednodušená obsluha
Zapínání v napájecím modulu
Zařízení
Zařízení ss
nízkými
nízkými
ztrátami
ztrátami
Řídicí
Řídicí deska
deskaplošných
plošnýchspojů
spojů
ƒƒ Vysoký
výkon
Vysoký výkon
ƒƒ ID
ID informace
informace
ƒƒ Údržba
Údržbazz předního
předníhopanelu
panelu
ƒƒ Vysoce
přesná
detekce
Vysoce přesná detekceproudu
proudu
Prům. šířka -20%
Napájecí
Napájecí kabely
kabelypřipojeny
připojenykonektorem
konektorem
(zjednodušení
údržby)
(zjednodušení údržby)
6 April, 2010
41
NCGuide - MANUAL GUIDE i Simulation
Simulační program
pro PC
Tvorba programů
Grafický dialog a
simulace
Konverse do DINISO
Výuka obsluhy a
programování
6 April, 2010
42
Nízkoodběrová elektronika a monitorování
spotřeby přímo na obrazovce
6 April, 2010
43
Čím se FANUC odlišuje
Jednoduchý SPOLEHLIVÝ Hardware
Žádné komponenty PC, Hard-disky ani
OS Windows v základní jednotce
Možnost tvorby vlastního
uživatelského rozhraní (např. Junker,
Mori Seiki, Mazak, ...)
Velmi rychlé a flexibilní PLC
Integrovaná funkce „SAFETY“ již od
základní řady 0i
Dodávky náhradních dílů 25 let od
ukončení výroby produktu
Kompatibilita produktů vzhůru
Co nejnižší „TCO“ tj. Celkové náklady
na vlastnictví za celou dobu života
zařízení
6 April, 2010
44