С приходом в 2020 году пандемии коронавируса (COVID-19) потребность в респираторных масках FFP2 увеличилась в геометрической прогрессии. Однако в первые дни производственных мощностей не хватало и эту ситуацию нужно было быстро менять. Немецкие компании и инженеры-механики отреагировали незамедлительно и смогли предложить эффективные решения по запросу правительства в удивительно короткие сроки. Одним из поставщиков, который быстро реализовал концепцию нового станка в сотрудничестве со специалистами YASKAWA, является производитель специального оборудования Unimatic Automationssysteme GmbH из Груб-ам-Форст недалеко от Кобурга. Концепция новых станков явилась результатом сочетания технологий электропривода и его управления от YASKAWA и хорошей командной работой специалистов двух компаний.
Линии сборки предназначены для полностью автоматического производства масок FFP2 или KN95 с ремнями для крепления на голове. Имея длину 10 м, ширину 1,5 м и высоту 2 м, линии очень компактны и могут производить 40 масок в минуту.
Работа с многослойным материалом, из которого изготовлены маски, и длинными эластичными ремнями создают определенные технические трудности для обеспечения высокой производительности. Для их решения требуется подавать многослойный материал с постоянной скоростью, а подачу ремней и их сварку реализовывать по принципу «летающей пилы». Такое решение предъявляет особые требования к скорости и точной синхронизации приводной техники.
«При производстве масок нам пришлось столкнуться с тремя сложными техническими проблемами: летающей пилой, ультразвуковой обработкой контура тиснения и технологией резки», - вспоминает доктор Калау. «Чтобы быстро и безопасно прийти к эффективному решению, мы наняли компетентных партнеров, которые предоставили нам необходимые знания. Мы в значительной степени полагались на гибкость, особенно там, где требовались быстрые решения, и на готовность всей команды сотрудничать - как друг с другом, так и с нашими партнерами, - чтобы завершить проект в кратчайшие сроки».
Наладка автоматической линии сборки защитных масок FFP2
Как и в большинстве своих систем, дизайнеры Unimatic использовали ПЛК Siemens для управления линией производства масок. В поисках лучшего решения технические специалисты натолкнулись на компанию YASKAWA, чей контроллер движения MP3300iec и сервоприводы Sigma-7 уже доказали свою эффективность во многих аналогичных применениях. В контроллер уже встроены библиотеки функций для кулачкового управления, с помощью которых можно легко запрограммировать функцию «летающей пилы». 7 серия сервоприводов ассоциируется с быстрым запуском, высокой производительностью и максимальной эксплуатационной надежностью, что особенно важно в условиях работы 24/7 для этих линий. Они предлагают впечатляюще высокое разрешение энкодера (использовали 24-битный абсолютный), высокую динамику, а также такие функции, как подавление вибрации, подавление резонансных частот машины и функцию без настройки для простого запуска. Благодаря интеграции этих функций в сервоприводах их быстродействие не ограничивается контроллерами более высокого уровня или временем цикла опроса шины.
«Однако нас впечатлила не только технология», - добавляет Калау. «Работать с YASKAWA было очень приятно, и все прошло без сучка и задоринки. Опытная помощь специалистов по автоматизации в проектировании привода, концепции управления и подключении к ПЛК значительно ускорила наш проект, и всякий раз, когда возникала проблема, она решалась очень быстро. Предоставляемые ими услуги явно демонстрируют качество и компетентность».
Шесть серво осей и контроллер Yaskawa станка обеспечивают идеальную синхронизацию
В каждой системе производства масок используется шесть серво осей Sigma-7 (200 В). Мощность двигателя составляет от 200 Вт до 1,5 кВт. Самый большой привод - это тот, который приводит в движение ролики для транспортировки материала. Два двигателя поддерживают динамическое движение блоков «летающих пил», с ультразвуковыми сварочными головками, сваривающих и формирующих маски. Две другие серво оси подготавливают материал для проволочной подвески носового зажима. Зона подачи головных ремней и зажимов для носа в значительной степени зависит от высокой точности позиционирования и чрезвычайно точной синхронизации с нетканым материалом.
Серводвигатель Sigma-7 на подаче многослойного материала
Сервомоторы Sigma-7 на летучих ножах
Синхронизация осей сервопривода в системе производства масок была легко достигнута благодаря контроллеру MP3300iec. Контроллер связывается с сервоосями через шину реального времени MECHATROLINK-III на базе Ethernet, разработанной специально для приложений управления движением. Скорость передачи данных до 100 Мбит/с и время цикла, которое достигает 125 мкрс, позволяют решать задачи синхронизации, которые значительно сложнее, чем линия производства масок. Программирование контроллера упрощает программный пакет MotionWorks IEC со стандартными функциональными блоками PLCopen и YASKAWA (например, кулачками и электронными редукторами), которые значительно ускоряют системное программирование. В дополнение к функциональным блокам PLCopen, MotionWorks IEC также включены такие функции, как инструменты визуализации, системы камер, отслеживание конвейера и набор групповых инструментов для поддержки G-кода. Функциональные блоки вместе с контроллером станка также позволяют управлять дельта-кинематикой и многоосными роботами.
Контроллер линии YASKAWA подключен к ПЛК системы производства масок через Profinet. Однако ПЛК более высокого уровня не обременен задачей синхронизации. Контроллер машины, который контролирует ряд областей, включая пневматику и безопасность, действует как ведущий и определяет последовательность и цикл приводов. Во время производственного процесса контроллер устанавливает триггерные точки. Например, если есть задержка в определенной точке системы, синхронизация адаптируется к этой задержке, чтобы предотвратить паузу в производстве.
На 20 мая 2021 поставлено и введено в эксплуатацию восемь линий производства масок Unimatic с контроллерами и приводами YASKAWA.
Маски сделанные при помощи контроллера и приводов YASKAWA
ООО "КОСПА" является официальным торговым партнером и сервисным центром YASKAWA в России. Наша компания работает с техникой YASKAWA с момента своего основания в 1999 году и имеет большой опыт внедрения и использования преобразователей частоты, сервоприводов и контроллеров движения в машиностроительном сегменте промышленности: станкостроении, прокатных станах, прессах, намоточных машинах, упаковочной техники и другом сложном оборудовании.
