Řízení pomocí PC automatizuje zásobník nástrojů

S rostoucími nároky na technologii obrábění a rostoucím významem aspektů týkajících se flexibility a produktivity roste také potřeba nástrojů na obráběcích strojích. Eberhard Hahl, jednatel společnosti Wassermann Technologie GmbH v Eichenzellu u Fuldy, vysvětluje: „Nový nástrojový terminál byl navržen tak, aby splňoval tyto aktuální požadavky zákazníků. Pevně dané jsou pouze průměry nástrojů a nástrojových bubnů. Délku nástroje, dělení délky, počet nástrojů, čištění nástrojů, držáky nástrojů a záznam dat o nástrojích RFID však lze libovolně konfigurovat
. Další zvláštností je mimořádně kompaktní konstrukce. Toho je dosaženo tím, že nástrojové bubny běží uvnitř sebe, tj. ne vedle sebe.“

Christoph Neuhaus, vývojář aplikačního softwaru ve společnosti Becker Engineering GmbH v Leichlingenu, dodává: „Vysoká flexibilita zahrnuje možnost integrace široké škály obráběcích strojů s různými řídicími platformami. Rozhodujícím faktorem je zde otevřenost řízení na bázi PC
. Na řídicím hardwaru Beckhoff může například běžet i software třetích stran, což mimo jiné usnadňuje přístup k nástrojovým stolům příslušného stroje.“

Koncentrický terminál formy se skládá z jednoho nebo dvou dalších, vzájemně se prolínajících bubnů podle potřeby. Nástroje jsou obsluhovány lineární jednotkou s integrovanou výměnou nástrojů. Ta se stará jak o vkládání nástrojů do bubnů, tak o jejich podávání do zásobníku nástrojů nebo přímo do výměníku nástrojů na straně stroje. Eberhard Hahl vysvětluje: „Nástrojový terminál nabízí správu až 9 000 nástrojů a je vhodný jak jako přímý zásobník a sklad nástrojů pro správu nástrojů, tak jako rozšíření stávajících zásobníků nástrojů nebo jako centrální zásobník pro několik obráběcích strojů.“
Julian Becker, vývojář aplikačního softwaru ve společnosti Becker Engineering, popisuje tuto specialitu jako inteligentní přídavný zásobník: „Nástrojový terminál může pracovat zcela samostatně. To je zajištěno jeho vlastní správou nástrojů, databází a řízením sekvencí, jakož i vlastním rozhraním k obráběcímu stroji. Kromě toho je v samotném zásobníku nástrojů k dispozici také software pro externí přídavnou manipulaci, rozhraní k periferním zařízením a integrovaný záznam dat o nástroji.“

Vysoká flexibilita nástrojového terminálu přináší koncovému zákazníkovi jasné výhody z hlediska nákladů, jak vysvětluje Eberhard Hahl: „S nástrojovým terminálem jsme navrhli univerzální standardní zásobník, což se odráží v dobrém poměru ceny a výkonu. V případě potřeby však lze
také přizpůsobit individuálním požadavkům zákazníka, například pro připojení k obráběcímu stroji. Nástrojový terminál je standardně k dispozici ve dvou modelových variantách – S-Curve pro až 280 nástrojů a D-Curve pro maximálně 570 nástrojů.“

Společnost Becker Engineering získává zkušenosti s řízením na bázi PC, protože Christoph Neuhaus vidí řadu výhod, které z toho vyplývají: „Mimo jiné těžíme z toho, že PLC a další aplikace ve vysokoúrovňovém jazyce lze realizovat konzistentně na jedné platformě. K tomu se přidává dobrá škálovatelnost. Ta umožňuje snadnou migraci řídicího projektu na výkonnější hardware, například vybavený vícejádrovým procesorem, pokud se zvýší požadavky na výkon.“
Wilm Schadach z obchodní kanceláře Beckhoff v Monheimu přidává další aspekt: „Řízení na bázi PC nabízí také naprostou konzistenci z hlediska obsluhy a inženýrství. Kromě funkcí PLC, řízení pohybu a vizualizace může na stejné platformě běžet také databáze nástrojů. To se ukázalo jako významná výhoda při celkovém návrhu systému.“ Podle Juliana Beckera bylo navíc seznámení s řídicí technikou Beckhoff na bázi PC velmi snadné: „Použití známých, standardizovaných programovacích jazyků značně zjednodušilo manipulaci.“

Společnost Becker Engineering také využila široké možnosti datové komunikace prostřednictvím systému TwinCAT ADS. Christoph Neuhaus k tomu říká: „ADS umožňuje velmi snadný přístup k datům PLC z aplikace ve vysokoúrovňovém jazyce. A naopak, server ADS lze také pohodlně vytvořit ve vysokoúrovňovém jazyce
, ke kterému lze snadno přistupovat z PLC. Tímto způsobem lze bez velkého úsilí dosáhnout spolehlivého přenosu dat mezi zásobníkem nástrojů a obráběcím strojem, například pro výměnu čísel objednávek nebo analyzovaných uživatelských dat. Kromě toho lze na adrese
pohodlně zadávat potřebné aktualizace v případě následného dalšího vývoje a díky architektuře klient/server, která je k dispozici prostřednictvím komunikace ADS, lze realizovat i řešení Průmysl 4.0.“

Dalším důležitým aspektem řízení pomocí PC je pro Christopha Neuhause dostupnost nejnovějších operačních systémů Windows, dobrá politika aktualizací a možnosti simulace bez dalších licenčních nebo hardwarových požadavků: „Celý systém lze simulovat na vlastním vývojovém počítači. Můžete například převést pohybové osy na simulační osy nebo pomocí softwarových simulačních modulů mapovat chování I/O blízké hardwaru.“

V aktuálně realizovaném terminálu formy se dvěma bubny zajišťuje rychlou a přesnou manipulaci s formou celkem pět servoos. Příslušné servopohony AX5000 a servomotory AM8000 jsou řízeny vestavným počítačem CX2030 s TwinCAT NC PTP. Tím je realizována
rotační osa pro každý ze dvou bubnů formy, stejně jako vertikální osa pro dosažení požadované úrovně bubnu, horizontální osa pro uchopení do roviny a rotační osa pro dvojité uchopení. Další automatizační úlohou je
pneumatické ovládání dvojitého chapadla. Eberhard Hahl k tomu dodává: „Nástroje se přenášejí z bubnu ven prostřednictvím rotační osy chapadla. Ta může být navržena také jako teleskopická osa, aby bylo možné přenášet formu přímo do zásobníku na straně stroje bez mezipřenosu.“

Aplikace pro řízení pohybu byla implementována v systému TwinCAT pomocí pohybových bloků PLCopen, což se podle Christopha Neuhause v praxi osvědčilo: „Programování pohybových funkcí pomocí pohybových bloků bylo velmi snadné a časově velmi úsporné. Další výhodou technologie pohonů Beckhoff je technologie One Cable Technology (OCT). Ta umožňuje snížit náklady na montáž a materiál a použít menší kabelové vlečné řetězy, což usnadňuje kompaktní konstrukci. Elektronický výrobní štítek navíc výrazně urychluje uvedení do provozu.“