利用高精度激光工艺提高航空业能源效率

发布时间：2015-05-27 来源：控制工程网

　　正如其它很多工业领域一样，航空业也在寻求某种方式，提高能源和燃料的利用效率，并降低排放。更高效的自动化技术，可以改进机器设计，提高效率。据国际航空运输协会(IATA)网站报道，航空公司已经自愿达成一项目标：在2020年前，将耗油量和二氧化碳的排放量，在2005年的基础上，至少降低25%。由于影响飞机燃油消耗量的因素很多，因此航空公司将从多方面出发，确定哪些技术能够助其提高燃油效率。其中一个比较有价值的设计是在引擎上使用致密微孔壁冷却技术。将这些微孔（0.5到0.75mm）布置在尖锐的复合角上，比高温合金表面要低10度左右。为了实现更高的冷却效率，新马达使用了更致密、更复杂的孔隙。

　　图1 430 Beam-Director，可以在占地面积更小的系统平台内，在复杂及低角度位置，生产高精度的致密冷却微孔壁。

　　长期以来，航空工业依赖高精度的激光技术，替代传统的金属成型、金属切削和钻孔工艺来加工致密微孔壁。

　　图2   PT弹簧连接插片，使接线终端模块具有快速断开能力，增加了模块化性能。
图片来源：菲尼克斯电气

　　图3 菲尼克斯电气的PSRTrisafe安全控制器之所以能被选中，是由于其具有较小的体积，并且可以监控CNC系统的运动控制器看门狗脉冲。Safeconf安全软件程序监视激光器集成、紧急停车和门安全开关，以降低在机器环境下使用激光器为用户带来的潜在危险。

　　重新设计工业激光器
　　位于美国明尼苏达州Champlin的Prima Power Laserdyne（PPL）公司，提供精密、标准、多轴激光材料处理（切削、焊接和钻孔）系统。为了满足客户对微小系统的需求，PPL公司希望可以开发出紧凑版本的Beam- Director激光机器。
　　这就是Laserdyne 430 Beam- Director。该系统配置一个旋转倾斜激光处理头，可以在占地面积更小的系统平台内，在复杂及低角度位置，制造高精度致密微冷却孔壁。
　　开发更小的机器，意味着控制机柜内的部件需要更加紧凑，更易于使用，与此同时仍然需要维持高可靠性和高精度。机柜需要为数众多的电缆和接线束，所以接线也必须紧凑和模块化。快速断开连接，将会使得终端机器更易于运送给客户。
　　最新的机器设计，融合了很多新产品，包括接线端子模块，该模块使用了推入式弹簧，当停止接线或改进模块化时，可以快速动作，而且十分方便。因此，在发货时，需要将控制盘台从机器上断开，也非常简单。

　　图4 新部件节省了大量空间，从而可以为430 Beam-Director多轴激光器的控制盘台预留更多空间。

　　安全性，可靠性
　　对于最终客户而言，安全性和可靠性最关键。安全控制器，体积小，可以监控计算机数字控制系统的运动控制器看门狗脉冲。安全软件程序监视激光器集成、紧急停车、和门安全开关，以降低在机器环境内的危险。24V电源和电流保护器增加了系统的可靠性。将可编程逻辑控制器（PLC）的继电器汇总到一起，可以减少接线，并可以在机器负载较高时切断电路。系统依赖以太网交换机来实现机器状态监测和通讯。
　　新部件节省了大量空间，从而增加了控制盘台内部的空间。同一个公司的设备，可以在控制机柜内实现协同增效，还可以从一个分销商采购，来简化采购流程。
　　对航空业来讲， 更高的燃料效率意味着更高的利润。随着燃料价格的增长，激光处理工艺将会变得更重要。多轴激光机将帮助航空业生产制造企业，减少占地面积，同时还不会降低质量和所需的精度。（作者：Michael Vittori）