Fanuc CNC
Transkript
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 Vysoký výkon Vysoký výkon ID ID informace informace Údržba Údržbazz předního předníhopanelu panelu 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