PC-pohjainen ohjaus automatisoi työkalulehden

Työstötekniikan vaatimusten kasvaessa ja joustavuuteen ja tuottavuuteen liittyvien näkökohtien merkityksen kasvaessa myös työstökoneiden työkalujen tarve kasvaa. Eichenzellissä Fuldan lähellä sijaitsevan Wassermann Technologie GmbH:n toimitusjohtaja Eberhard Hahl selittää: “Uusi työkalupääte on suunniteltu vastaamaan näitä nykyisiä asiakasvaatimuksia. Ainoastaan työkalujen ja työkalurumpujen halkaisija on kiinteä. Työkalun pituus, pituusjako, työkalujen lukumäärä, työkalujen puhdistus, työkalunpitimet ja RFID-työkalutietojen tallennus voidaan kuitenkin konfiguroida vapaasti
. Toinen erityispiirre on erittäin kompakti rakenne. Tämä saavutetaan siten, että työkalurummut kulkevat toistensa sisällä eli eivät vierekkäin.”

Christoph Neuhaus, Becker Engineering GmbH:n sovellusohjelmistokehittäjä Leichlingenissä, lisää: “Korkeaan joustavuuteen kuuluu mahdollisuus integroida monenlaisia työstökoneita monenlaisiin ohjausjärjestelmiin. PC-pohjaisen ohjauksen avoimuus on tässä ratkaiseva tekijä
. Beckhoffin ohjauslaitteistolla voidaan käyttää esimerkiksi myös kolmannen osapuolen ohjelmistoja, mikä helpottaa muun muassa pääsyä kyseisen koneen työkalupöytiin.”

Konsentrinen muottiterminaali koostuu yhdestä tai kahdesta ylimääräisestä, toisiinsa kietoutuvasta rummusta tarpeen mukaan. Työkaluja käsittelee lineaarinen yksikkö, jossa on integroitu työkalunvaihtaja. Tämä huolehtii sekä työkalujen asettamisesta rumpuihin että niiden syöttämisestä työkalupuskuriin tai suoraan koneen puolella olevaan työkalunvaihtajaan. Eberhard Hahl selittää: “Työkaluterminaali tarjoaa työkalujen hallinnan jopa 9 000 työkalulle, ja se soveltuu sekä työkalujen hallinnan suoraksi varastoksi ja työkaluvarastoksi että olemassa olevien työkaluvarastojen laajennukseksi tai useiden työstökoneiden keskitetyksi syöttövarastoksi.”
Julian Becker, Becker Engineeringin sovellusohjelmistokehittäjä, kuvailee erikoisominaisuutta älykkääksi lisävarastoksi: “Työkaluterminaali voi toimia täysin itsenäisesti. Tämä varmistetaan omalla työkalunhallinnalla, tietokannalla ja sekvenssiohjauksella sekä omalla käyttöliittymällä työstökoneeseen. Lisäksi ulkoisen lisäkäsittelyn ohjelmisto, liitännät oheislaitteisiin ja integroitu työkalutietojen tallennus ovat myös itse työkalulippaassa.”

Työkalupäätteen suuri joustavuus tarjoaa loppuasiakkaalle selviä kustannushyötyjä, kuten Eberhard Hahl selittää: “Olemme suunnitelleet työkalupäätteen avulla monipuolisen vakiokaapin, mikä näkyy hyvänä hinta-laatusuhteena. Tarvittaessa
voidaan kuitenkin myös räätälöidä asiakkaan yksilöllisten tarpeiden mukaan, esimerkiksi liittää se työstökoneeseen. Työkalupääte on saatavana vakiona kahtena mallivaihtoehtona – S-Curve enintään 280 työkalulle ja D-Curve enintään 570 työkalulle.”

Becker Engineering on hankkinut kokemusta PC-pohjaisesta ohjauksesta, sillä Christoph Neuhaus näkee siitä koituneen lukuisia etuja: “Meille on hyötyä muun muassa siitä, että PLC- ja muut korkean tason kielisovellukset voidaan toteuttaa johdonmukaisesti yhdellä alustalla. Tähän lisätään hyvä skaalautuvuus. Sen ansiosta ohjausprojekti voidaan helposti siirtää tehokkaampaan, esimerkiksi moniydinprosessorilla varustettuun laitteistoon, jos suorituskykyvaatimukset kasvavat.”
Wilm Schadach, Beckhoffin myyntikonttorista Monheimista, lisää vielä yhden näkökohdan: “PC-pohjainen ohjaus tarjoaa myös täydellisen johdonmukaisuuden käsittelyn ja suunnittelun näkökulmasta. PLC-toimintojen, liikkeenohjauksen ja visualisoinnin lisäksi myös työkalutietokanta voi toimia samalla alustalla. Tämä on osoittautunut merkittäväksi eduksi järjestelmän kokonaissuunnittelussa.” Julian Beckerin mukaan Beckhoffin PC-pohjaiseen ohjaustekniikkaan perehtyminen oli lisäksi erittäin helppoa: “Tuttujen, standardoitujen ohjelmointikielten käyttö yksinkertaisti käsittelyä huomattavasti.”

Becker Engineering hyötyi myös TwinCAT ADS:n laajasta valikoimasta tiedonsiirtovaihtoehtoja. Christoph Neuhaus kommentoi: “ADS mahdollistaa erittäin helpon pääsyn PLC-tietoihin korkean tason kielisovelluksesta. Ja päinvastoin ADS-palvelin voidaan myös kätevästi kehittää korkean tason kielellä
, jota voidaan helposti käyttää PLC:stä. Näin voidaan ilman suurta vaivaa toteuttaa luotettava tiedonsiirto työkalulehden ja työstökoneen välillä esimerkiksi tilausnumeroiden tai analysoitujen käyttäjätietojen vaihtamiseksi. Lisäksi tarvittavat päivitykset voidaan syöttää kätevästi osoitteessa
myöhempien jatkokehitysten yhteydessä, ja ADS-viestinnän kautta käytettävissä olevalla asiakas-palvelinarkkitehtuurilla voidaan toteuttaa myös teollisuus 4.0 -ratkaisuja.”

Toinen tärkeä näkökohta PC-pohjaisessa ohjauksessa Christoph Neuhausille on uusimpien Windows-käyttöjärjestelmien saatavuus, hyvä päivityskäytäntö ja simulointimahdollisuudet, jotka ovat käytettävissä ilman lisälisenssi- tai laitteistovaatimuksia: “Koko järjestelmä voidaan simuloida omalla kehitystietokoneella. Voit esimerkiksi muuntaa liikeakselit simulointiakseleiksi tai kartoittaa I/O-käyttäytymisen lähelle laitteistoa ohjelmistosimulointimoduulien avulla.”

Tällä hetkellä käytössä olevassa muotin käsittelypäätteessä, jossa on kaksi rumpua, yhteensä viisi servoakselia varmistaa nopean ja tarkan muotin käsittelyn. Vastaavia AX5000-servoajureita ja AM8000-servomoottoreita ohjataan TwinCAT NC PTP:llä varustetulla sulautetulla CX2030-tietokoneella. Tämä toteuttaa
pyörivän akselin kummallekin muottirummulle sekä pystyakselin halutun rummun tason saavuttamiseksi, vaaka-akselin tasoon tarttumista varten ja pyörivän akselin kaksoiskouraa varten. Toinen automaatiotehtävä on
kaksoisotteenottimen pneumaattinen ohjaus. Eberhard Hahl lisää: “Työkalut siirretään rummusta ulkopuolelle tarttujien pyörimisakselin kautta. Tämä voidaan suunnitella myös teleskooppiakseliksi, jotta muotti voidaan siirtää suoraan koneen puoleiseen lippaaseen ilman välikäsittelyä.”

Liikkeenohjaussovellus toteutettiin TwinCATissa PLCopen-liikennelohkojen avulla, mikä on Christoph Neuhausin mukaan osoittautunut hyväksi käytännössä: “Liiketoimintojen ohjelmointi liikelohkojen avulla oli erittäin helppoa ja aikaa säästävää. Toinen Beckhoffin käyttövoimatekniikan etu on One Cable Technology (OCT). Sen ansiosta kokoonpano- ja materiaalikustannuksia voidaan alentaa ja käyttää pienempiä kaapelinvetoketjuja, mikä helpottaa kompaktia suunnittelua. Lisäksi elektroninen tyyppikilpi nopeuttaa käyttöönottoa merkittävästi.”