BOS Innovations 公司為一家全球領先的汽車製造商實施了 L-MS 光纖激光切割係xi統tong交jiao鑰yao匙chi解jie決jue方fang案an。他ta們men采cai用yong的de倍bei福fu驅qu動dong技ji術shu可ke以yi精jing確que協xie調tiao五wu軸zhou聯lian動dong進jin行xing切qie割ge，並bing確que保bao高gao功gong率lv激ji光guang切qie割ge設she備bei能neng夠gou加jia工gong具ju有you嚴yan格ge公gong差cha要yao求qiu的de零ling件jian。此ci外wai，通tong過guo基ji於yu PC 的控製技術能夠靈活應對不同的客戶需求。
  總部位於安大略省多切斯特的 BOS Innovations 公(gong)司(si)既(ji)是(shi)一(yi)家(jia)原(yuan)始(shi)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)商(shang)，也(ye)是(shi)一(yi)家(jia)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)商(shang)
，他(ta)們(men)不(bu)僅(jin)能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)成(cheng)套(tao)設(she)備(bei)，而(er)且(qie)能(neng)夠(gou)開(kai)發(fa)老(lao)舊(jiu)設(she)備(bei)升(sheng)級(ji)改(gai)造(zao)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，並(bing)集(ji)成(cheng)到(dao)現(xian)有(you)的(de)工(gong)廠(chang)生(sheng)產(chan)線(xian)中(zhong)。“25 年來，我們與北美主要廠商合作，為汽車製造等重工業應用領域研發創新的利潤驅動解決方案。”BOS 公司總裁 Ben Huigenbos 說道
，“我們已在全自動裝配線、先進的焊接和激光加工機器人、多機器人協調運動控製
、協作機器人和質量檢測方麵都具備核心競爭力。”
  BOS 公司為一家汽車一級供應商實施的 Laser-Motion System（L-MS）就很好地印證了這一點。L-MS shiyikuanxianjindeguangxianjiguangqiegeji，peibeileyongyujingmishukongjiagongdezhiquzhixianyundongxitong。zhekuangaogonglvjiguangqiegejitongguowuzhouliandongjiagongjuyouyangegongchayaoqiudefuzalingjian。“L-MS 還需要增加一個可以裝卸工件並將工件移動到去毛刺、視覺檢測和打標工位的機器人
，才能成為真正的交鑰匙係統。”BOS 公司激光與運動係統技術經理 Steve Van Loon 說道。
  激光切割聚焦靈活的模塊化控製
  為了確保 L-MS 能夠為客戶提供兩全其美的解決方案，BOS 公司在設計之初就把靈活性和模塊化放在首位。除了標準的 1 kW 光纖激光器之外，切割頭還可以容納兩個 0.5-6 kW 的激光源，甚至可以支持焊接（也包括遠程焊接）。係統可以選擇配備排煙裝置、自動排渣裝置、自zi動dong門men
，以yi及ji可ke供gong操cao作zuo人ren員yuan或huo機ji器qi人ren裝zhuang料liao的de安an全quan掃sao描miao儀yi。光guang纖xian激ji光guang切qie割ge機ji在zai進jin行xing切qie割ge時shi，首shou先xian將jiang工gong件jian豎shu放fang在zai平ping坦tan的de床chuang身shen上shang
，或huo者zhe使shi用yong帶dai附fu加jia伺si服fu軸zhou的de耳er軸zhou係xi統tong，將jiang工gong件jian旋xuan轉zhuan 360 度。通過增加這樣一個轉盤，裝料過程可以與激光加工過程同時進行。設備體積也同樣靈活：L-MS 係統是一個約 2 米長的立方體，專為加工長達 1300 毫米的工件而設計，同時也可以在各個側麵進行擴展，以適應多種尺寸工件的加工。
  若ruo想xiang達da到dao這zhe樣yang高gao的de靈ling活huo性xing，首shou先xian需xu要yao高gao性xing能neng且qie具ju有you高gao適shi應ying性xing的de控kong製zhi係xi統tong和he網wang絡luo技ji術shu，讓rang設she備bei能neng夠gou與yu生sheng產chan線xian上shang的de其qi它ta係xi統tong集ji成cheng。其qi次ci，切qie割ge軸zhou需xu要yao配pei備bei高gao度du同tong步bu的de電dian機ji和he驅qu動dong產chan品pin，才cai能neng確que保bao工gong件jian加jia工gong質zhi量liang。同tong樣yang重zhong要yao的de還hai有you開kai放fang性xing，它ta是shi實shi現xian與yu機ji器qi人ren控kong製zhi器qi
、去毛刺組件和視覺係統實時通信的保障。針對這個問題
，Steve Van Loon 與機械設計師 Riley Tomiuck 和 Scott McCall 合作進行設計。他們的團隊確定
，L-MS 係統的性能需求比傳統現場總線和硬件 PLC 能夠提供的性能高很多，因此他們轉向使用倍福的解決方案。
  “倍福就是我們實現各種要求苛刻的伺服應用的救星

，比如 L-MS 係統。”Van Loon 說道。十年前，BOS 在一款配備約 50 根運動軸的大型紙板加工係統上首次采用了倍福的自動化技術，並推廣應用到更多其它項目中。隨後在 2018 年，公司采用倍福技術成功打造了用於切割 SUV 車板的第一代 L-MS 係統，並成為公司產品係列中的標準產品。在這個項目中，BOS 公司團隊與倍福當地自動化銷售工程師 Dean Herron 以及應用工程師張芮組建的工程師團隊展開了密切合作。
  配備 EtherCAT 的運動控製係統表現優異
  BOS 公司通過使用各種旋轉伺服電機和直驅解決方案以及 EtherCAT 通信係統實現 L-MS 中的精確運動控製。設備加工壁厚各不相同的八角形鋼管工件，在每個工件的一端切割 21.5 度大小的角

，並處理帶 6 或 12 個孔兩種規格的工件，同時保持嚴格的公差要求。
  水平軸采用的是速度高達 6 m/s 且最大推力高達 4500 N 的倍福 AL2800 係列直線電機。“X 軸和 Y 軸在加速度
、速度和精度方麵都有高動態要求，因此必須使用直線電機。”Steve Van Loon 說道。這家汽車製造商的設備有一根 Z 軸和一個耳軸係統，它們都使用了 AM8000 伺服電機。配備高速控製技術的 AX5000 伺服驅動器非常適合用於實現高動態應用
，它們允許輕鬆集成一個體積較小的第三方電機來控製切割頭上的θ 軸。伺服電機和伺服驅動器中采用的單電纜技術（OCT）顯著減少了布線工作量。
  “每台設備都配備了 EtherCAT 分布式時鍾功能，可以實現精確同步和小於 1 μs 的時間誤差，非常適合用於控製 L-MS 這樣的協調運動係統。”Dean Herron 解釋說道。倍福的 EtherCAT I/O 產品係列種類豐富，並具有良好的開放性，支持 30 多種通信協議，比如可以通過添加 EtherNet/IP 總線耦合器等方式輕鬆連接生產線上的其它係統。
  BOS 公司除了使用倍福提供的各種節省空間的 EtherCAT 耦合器和 I/O 端子模塊之外，還安裝了 TwinSAFE 端子模塊
，以確保係統功能安全。通過這種方式，工程師就可以將安全功能直接集成在標準 I/O 網段中，張銳介紹道：“BOS 在這台設備上配備了 EL6900 TwinSAFE 邏輯端子模塊，用作安全 PLC
，從而消除了耗時的安全開關設備硬接線，降低了複雜性。所有 I/O 都布署在同一個機架上，或者通過 IP67 EtherCAT 端子盒安裝在設備上，此外，它們還可以在標準的 TwinCAT 開發環境中便捷地創建安全邏輯。”
  TwinCAT 讓工程師們能夠選擇他們最熟悉的或最適合自己項目的編程語言。在這個項目中，他們使用了 TwinCAT PLC 和 CNC 軟件包
，在眾多功能特點中，他們對 G 代碼使用等功能的表現讚賞有加。“TwinCAT Motion Designer 對 AM8000 係列伺服電機的選型也有很大幫助。”Steve Van Loon 補充說道。
  控製平台的核心是一台搭載 Intel® CoreTM i7 四核處理器的倍福 CX2040 嵌入式控製器。一台 15.6 英寸的高分辨率 CP2916 多點觸控控製麵板非常適合用於查看視覺檢測結果。
  兩全其美的係統
  整套 L-MS 係統於 2020 年底正式上線並交付給終端用戶使用。係統通過高速控製和自動裝料功能實現了每個工件 40 秒甚至更短的循環時間。“L-MS 係統以 2 米/秒的速度和 1.25 g 的加速度平穩運行，客戶稱讚這是他們見過的切割精度最高的係統。”Steve Van Loon 總結道。“這要歸功於控製器的運算速度和我們用 TwinCAT Scope 完成的微調。通過軟件示波器，我們可以在屏幕上看到所有參數
，並收集包括跟隨誤差、加速度和減速度等在內的每根軸的數據
，以優化係統性能。
  “協調運動需要在伺服驅動器和運動規劃器之間傳輸大量數據。實踐證明
，EtherCAT 是唯一能夠處理這種情況的現場總線。”Van Loon 解釋道。成品激光切割機不僅滿足了汽車製造商的所有要求，而且幫助 BOS 公司贏得了其他客戶的訂單。
  更多信息：
  www.beckhoff.com.cn/machine-tools 

  BOS 為一家一級汽車供應商布署了 L-MS 激光切割機，同時集成了自動裝料、檢測和去毛刺功能 

  用於動態軸控製的 2 通道 AX5000 係列伺服驅動器 

  倍福的高分辨率 CP2916 多點觸控控製麵板用作工業級操作界麵 

  倍福的 CX2040 嵌入式控製器為協調高速激光切割機的五軸運動提供了足夠的運算能力