Le contrôle basé sur PC automatise le magasin d’outils

Dans le domaine des machines-outils, les exigences croissantes en matière de techniques d’usinage et l’importance grandissante des aspects liés à la flexibilité et à la productivité augmentent également les besoins en outils. Eberhard Hahl, directeur général de Wassermann Technologie GmbH à Eichenzell près de Fulda, explique : « Le nouveau terminal d’outils a été conçu en fonction des besoins actuels des clients. Seul le diamètre des outils et des tambours d’outils est défini. En revanche, la longueur des outils, la répartition des longueurs, le nombre d’outils, le nettoyage des outils, les porte-outils et la saisie des données d’outils RFID sont librement configurables sur
. La particularité de ce système est sa forme extrêmement compacte. Elle est obtenue grâce à des tambours d’outils qui se déplacent l’un dans l’autre et ne sont donc pas placés côte à côte ».

Christoph Neuhaus, développeur de logiciels d’application chez Becker Engineering GmbH à Leichlingen, ajoute : « La possibilité d’intégration pour les machines-outils les plus diverses avec les plates-formes de commande les plus variées fait partie de la grande flexibilité. Dans ce contexte, l’ouverture du contrôle basé sur PC est le facteur décisif
. Par exemple, des logiciels tiers peuvent fonctionner sur le matériel de commande de Beckhoff, ce qui facilite entre autres l’accès aux tableaux d’outils de la machine concernée ».

Le terminal d’outils concentrique se compose, selon les besoins, d’un tambour ou, en plus, d’un ou deux autres tambours qui se déplacent l’un dans l’autre. La manipulation des outils est assurée par une unité linéaire avec changeur d’outils intégré. Celui-ci s’occupe aussi bien du placement des outils dans les tambours que de leur introduction dans un tampon d’outils ou directement dans un changeur d’outils côté machine. Eberhard Hahl explique : « Le terminal d’outils offre une gestion d’outils pouvant aller jusqu’à 9000 outils et convient aussi bien comme magasin direct et magasin d’outils pour la gestion des outils que comme extension de magasins d’outils existants ou magasin d’alimentation central pour plusieurs machines-outils ».
Julian Becker, développeur de logiciels d’application chez Becker Engineering, décrit la particularité en tant que magasin supplémentaire intelligent : « Le terminal d’outils peut fonctionner de manière totalement autonome. Il dispose de sa propre gestion d’outils, de sa propre base de données et de sa propre commande séquentielle, ainsi que de sa propre interface avec la machine-outil. À cela s’ajoutent le logiciel également présent dans le magasin d’outils lui-même pour la manipulation supplémentaire externe, les interfaces vers les périphériques et l’enregistrement intégré des données d’outils ».

La grande flexibilité du terminal d’outils offre des avantages financiers évidents pour le client final, comme le souligne Eberhard Hahl : « Avec le terminal d’outils, nous avons conçu un magasin standard polyvalent, ce qui se traduit par un bon rapport qualité-prix. Mais si nécessaire,
peut également réaliser une connexion individuelle à la machine-outil, selon les souhaits du client. En standard, le terminal d’outils est disponible en deux variantes de modèles – S-Curve pour jusqu’à 280 outils et D-Curve pour 570 outils maximum ».

Christoph Neuhaus voit de nombreux avantages à l’utilisation de la commande sur PC : « Nous profitons notamment du fait que l’API et les applications supplémentaires en langage évolué peuvent être réalisées de bout en bout sur une seule plate-forme. A cela s’ajoute la bonne évolutivité. En cas d’augmentation des exigences de performance, elle permet de migrer facilement le projet de commande vers un matériel plus performant, équipé par exemple d’un processeur multicœur ». Wilm Schadach, du bureau de vente Beckhoff de Monheim, ajoute un autre aspect
: « Du point de vue de la manipulation et de l’ingénierie, le PC-based Control offre également une cohérence totale. Outre la fonctionnalité PLC, le Motion Control et la visualisation, la base de données des outils peut également être exécutée sur la même plate-forme. Cela s’est avéré être un avantage essentiel dans la structure globale de l’installation ». À cela s’ajoute, selon Julian Becker, le fait que l’apprentissage de la technique de commande sur base PC de Beckhoff a été très simple : « L’utilisation des langages de programmation habituels et standardisés a nettement simplifié la manipulation ».

Becker Engineering a également profité des nombreuses possibilités de communication de données offertes par TwinCAT ADS. Christoph Neuhaus explique : « ADS permet d’accéder très facilement aux données PLC à partir de l’application en langage évolué. Et inversement, il est également possible de développer confortablement un serveur ADS dans un langage évolué
, auquel il est possible d’accéder facilement à partir de l’API. De cette manière, un transfert de données fiable entre le magasin d’outils et la machine-outil est possible sans grand effort, par exemple pour échanger des numéros de commande ou des données utiles évaluées. De plus, lors de développements ultérieurs, il est possible d’alimenter très confortablement
les mises à jour nécessaires et de réaliser également des solutions Industrie 4.0 grâce à l’architecture client/serveur disponible via la communication ADS ».

Pour Christoph Neuhaus, un autre aspect important du contrôle basé sur PC est la disponibilité des systèmes d’exploitation Windows actuels, la bonne politique de mise à jour ainsi que les possibilités de simulation données sans exigences supplémentaires de licence ou de matériel : « Le système complet peut être simulé sur le propre PC de développement. Il est ainsi possible, par exemple, de convertir les axes de mouvement en axes de simulation ou de reproduire le comportement des E/S à l’aide de blocs de simulation logiciels proches du matériel ».

Dans un terminal d’outillage à deux tambours actuellement réalisé, cinq axes asservis au total assurent une manipulation rapide et précise des outils. Les servo-amplificateurs AX5000 et les servomoteurs AM8000 sont commandés par un PC embarqué CX2030 avec TwinCAT NC PTP. Réalisé
, il comprend un axe de rotation pour chacun des deux tambours d’outils ainsi qu’un axe vertical pour atteindre le plan de tambour souhaité, un axe horizontal pour l’engagement dans le plan et un axe de rotation pour une pince double. À cela s’ajoute une tâche d’automatisation, à savoir la commande pneumatique
pour le double préhenseur. Eberhard Hahl ajoute : « Les outils sont transférés du tambour vers l’extérieur via l’axe de rotation de la pince. Il peut également être conçu comme un axe télescopique afin de transférer l’outil directement vers un magasin côté machine, sans manipulation intermédiaire ».

L’application Motion Control a été mise en œuvre dans TwinCAT à l’aide de blocs de mouvement PLCopen, ce qui, selon Christoph Neuhaus, a fait ses preuves dans la pratique : « La programmation des fonctions de mouvement avec les blocs de mouvement a été très simple et a permis de gagner un temps considérable. Un autre avantage de la technique d’entraînement Beckhoff est la One Cable Technology (OCT). Cela permet de réduire les coûts de montage et de matériel et d’utiliser des chaînes porte-câbles plus petites, ce qui facilite une construction compacte. De plus, la plaque signalétique électronique accélère nettement la mise en service ».