Hedgehog：一款应用于飞机制造工业的通用夹具

NC控制的真空吸气装置可减少70%的设置时间

奥地利MICADO公司主营用于制造飞机碳纤维复合零部件的夹具和机器。为了加工A350客机空中客车公司最新旗舰产品的碳纤维零部件，公司开发了一款被称为Hedgehog的通用型真空抽吸系统。系统采用真空抽吸装置灵活固定飞机零部件，无需费时的转换。所有的控制和驱动任务都由倍福基于PC的控制系统完成。

飞机面板是在玻璃或碳纤维增强塑料基础上采用比以往更轻、更节约资源的材料制成。空气动力学零部件必须固定在特殊设备上，等待进一步加工。过去，一个精确的负极铝锭由一块铝铣削而成，且要将重达数吨的硬质刀具运送到一台配备起重机的CNC机床上，以便安全地加工襟翼滑轨整流罩。飞机零部件在那里插入、校准并用真空抽吸头提起。只有在完成这一步之后才能钻削安装孔和切割轮廓并去毛刺。但是，这种方法非常耗时且成本高昂；尤其是在飞机制造工业中，单件流制造是相当普遍的。

奥地利MICADO公司为此开发了一款名为Hedgehog的通用型夹持系统，它可以处理20多种不同的零部件。该设备能够向各个方向延伸其各个真空抽吸装置就像一头刺猬活动它的刺一样并不断调整自己，以便与各个具体的零部件轮廓相匹配。每个真空抽吸头由一根特殊的NC轴控制。仅一次逐条输入不同的襟翼滑轨整流罩形状，然后将信息保存保存起来为将来所用。

这一方法的优点是，夹持设备只需要在机床工作台上安装和测量一次。之后，所有类型的零部件都可以在几分钟内安装和处理。这样，设置时间可以缩短70%。毫不奇怪，要求是很高的，因此已经建造了更多针对其它飞机，包括空客飞机A330、A340和A380以及巴西Embraer190型飞机的Hedgehog系统。

Beckhoff基于PC的控制系统取代传统的NC控制器

夹持设备有18个真空抽吸头，每个抽吸头作为一根NC轴进行控制。一旦零部件被手动放置在机械站上并进行校准，Hedgehog即定位所需的执行机构。系统自动移动到所需位置并固定好零部件。然后通过加工机床测量零部件，并通过轴进行精确调节。这一顺序可以预设并配置。铣削后，操作员释放零部件，所有执行机构移动到它们的空转位置，并将机械零部件移走。

Hedgehog控制系统基于倍福的集成式PC控制解决方案，它由适合控制柜安装的面板型PCCP2219、EtherCAT端子模块以及驱动和安全端子模块构成。轴通过伺服电机端子模块EL72010010和在面板型PC上运行的TwinCATNCPTP软件控制。点对点轴定位取代传统的定位模块和NC控制器，因为高性能面板型PC可以同时定位真空抽吸装置的所有NC轴，并且行执行PLC功能。所有信息通过一个XML服务器传输到数据库。

MICADO使用了倍福的紧凑型单电缆伺服电机AM8121来实施NC轴。与传统的电机布线系统不同的是，单电缆技术将动力和反馈系统整合在一根电缆中，可以大大节省安装空间。电机与伺服电机端子模块EL72010010相连接它在结构紧凑的标准端子模块外壳中整合了一整套伺服驱动系统。这个系统超出了我们在速度和空间要求方面的预期。设备宽度仅为12毫米，容纳了一个标准EtherCAT从站和一个伺服驱动器（包括伺服控制），支持电流控制周期最短为62.5μs的高动态轴定位。当我们在规划第一套Hedgehog系统时，倍福是唯一一个能够满足我们对驱动系统在空间、速度及性能方面需求的供应商。MICADOAUTOMATION公司技术总监AndreasDorer解释道。

MICADOAUTOMATION公司技术总监AndreasDoriansof站在操作面板旁

我们选择这一控制系统的另一个重要方面是它的开放性，它让我们能够使用其它项目的现有软件组件。控制器与可视化系统之间的通讯通过TwinCATADS实现。设置和示教程序以及各个加工零部件系列信息都直接保存在TwinCAT中。此外，TwinSAFE安全技术也是控制解决方案不可或缺的部分。Dorer继续说道。

以最大控制质量快速重新紧固和定位

一个特殊的挑战是如何使用驱动技术控制大量的轴，同时还要保持体积尽可能紧凑。虽然夹持系统有6米多长，但可用的宽度仅为50到70厘米，高度仅为1.5米。在这一空间内，我们还必须容纳用于18个NC轴的控制组件。其它组件包括配备操作面板和控制单元，以及分布式外围设备、气动元件。AndreasDorer指出。我们的目标是使用标准产品实现这一切，这样可以充分利用EtherCAT所具备的优点。若说到快速、可靠的通讯，包括驱动技术，我们还没遇到过比EtherCAT更好的总线系统了。对于快速位置传感，我们需要一个高性能的通讯系统，而EtherCAT可以显着提高控制质量。

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