Sterowanie oparte na komputerze PC automatyzuje magazyn narzędzi

Wraz z rosnącymi wymaganiami w zakresie technologii obróbki i rosnącym znaczeniem aspektów związanych z elastycznością i produktywnością, rośnie również zapotrzebowanie na narzędzia na obrabiarkach. Eberhard Hahl, dyrektor zarządzający Wassermann Technologie GmbH w Eichenzell koło Fuldy, wyjaśnia: „Nowy terminal narzędziowy został zaprojektowany, aby spełnić obecne wymagania klientów. Tylko średnica narzędzi i bębnów narzędziowych jest stała. Jednak długość narzędzia, podział długości, liczba narzędzi, czyszczenie narzędzi, uchwyty narzędziowe i rejestracja danych narzędzi RFID mogą być dowolnie konfigurowane
. Kolejną cechą szczególną jest niezwykle kompaktowa konstrukcja. Jest to możliwe dzięki temu, że bębny narzędziowe pracują wewnątrz siebie, a nie obok siebie”.

Christoph Neuhaus, programista aplikacji w Becker Engineering GmbH w Leichlingen, dodaje: „Wysoki poziom elastyczności obejmuje możliwość integracji szerokiej gamy obrabiarek z szeroką gamą platform sterowania. Otwartość sterowania opartego na komputerze PC jest tutaj
decydującym czynnikiem. Na przykład oprogramowanie innych firm może również działać na sprzęcie sterującym Beckhoff, co ułatwia między innymi dostęp do tabel narzędzi danej maszyny”.

Koncentryczny terminal formy składa się z jednego lub dwóch dodatkowych, zazębiających się bębnów, w zależności od potrzeb. Narzędzia są obsługiwane przez jednostkę liniową ze zintegrowanym zmieniaczem narzędzi. Zajmuje się ona zarówno umieszczaniem narzędzi w bębnach, jak i podawaniem ich do bufora narzędziowego lub bezpośrednio do zmieniacza narzędzi po stronie maszyny. Eberhard Hahl wyjaśnia: „Terminal narzędziowy oferuje zarządzanie narzędziami do 9000 narzędzi i nadaje się zarówno jako bezpośredni magazyn i magazyn narzędzi do zarządzania narzędziami, jak i jako rozszerzenie istniejących magazynów narzędzi lub jako centralny magazyn zasilający dla kilku obrabiarek.”
Julian Becker, programista aplikacji w Becker Engineering, opisuje specjalną funkcję jako inteligentny dodatkowy magazyn: „Terminal narzędziowy może pracować całkowicie niezależnie. Jest to zapewnione dzięki własnemu zarządzaniu narzędziami, bazie danych i kontroli sekwencji, a także własnemu interfejsowi do obrabiarki. Ponadto oprogramowanie do zewnętrznej obsługi dodatkowej, interfejsy do urządzeń peryferyjnych i zintegrowany zapis danych narzędzi są również dostępne w samym magazynie narzędzi”.

Wysoka elastyczność terminala narzędziowego oferuje wyraźne korzyści kosztowe dla klienta końcowego, jak wyjaśnia Eberhard Hahl: „W przypadku terminala narzędziowego zaprojektowaliśmy wszechstronny standardowy magazyn, co znajduje odzwierciedlenie w dobrym stosunku ceny do wydajności. Jednakże, w razie potrzeby,
może być również dostosowany do indywidualnych wymagań klienta, na przykład w celu podłączenia go do obrabiarki. Terminal narzędziowy jest standardowo dostępny w dwóch wariantach – S-Curve dla maksymalnie 280 narzędzi i D-Curve dla maksymalnie 570 narzędzi”.

Firma Becker Engineering zdobywa doświadczenie w zakresie sterowania opartego na komputerach PC, ponieważ Christoph Neuhaus dostrzega liczne zalety tego rozwiązania: „Korzystamy między innymi z faktu, że sterownik PLC i dodatkowe aplikacje w języku wysokiego poziomu mogą być realizowane konsekwentnie na jednej platformie. Do tego dochodzi dobra skalowalność. Pozwala to na łatwą migrację projektu sterowania do bardziej wydajnego sprzętu, na przykład wyposażonego w wielordzeniowy procesor, jeśli wymagania dotyczące wydajności wzrosną”.
Wilm Schadach z biura sprzedaży Beckhoff w Monheim dodaje jeszcze jeden aspekt: „Sterowanie oparte na komputerach PC oferuje również pełną spójność z punktu widzenia obsługi i inżynierii. Oprócz funkcjonalności PLC, sterowania ruchem i wizualizacji, baza danych narzędzi może również działać na tej samej platformie. Okazało się to znaczącą zaletą w ogólnym projekcie systemu”. Ponadto, według Juliana Beckera, zapoznanie się z technologią sterowania opartą na komputerach PC firmy Beckhoff było bardzo łatwe: „Korzystanie ze znanych, standardowych języków programowania znacznie uprościło obsługę”.

Firma Becker Engineering skorzystała również z szerokiej gamy opcji komunikacji danych za pośrednictwem TwinCAT ADS. Christoph Neuhaus komentuje: „ADS umożliwia bardzo łatwy dostęp do danych PLC z aplikacji w języku wysokiego poziomu. I odwrotnie, serwer ADS można również wygodnie opracować w języku wysokiego poziomu
, do którego można łatwo uzyskać dostęp ze sterownika PLC. W ten sposób można bez większego wysiłku uzyskać niezawodny transfer danych między magazynem narzędzi a obrabiarką, na przykład w celu wymiany numerów zamówień lub przeanalizowanych danych użytkownika. Ponadto, niezbędne aktualizacje mogą być wygodnie wprowadzane na stronie
w przypadku późniejszych dalszych zmian, a rozwiązania Przemysłu 4.0 mogą być również realizowane dzięki architekturze klient/serwer dostępnej za pośrednictwem komunikacji ADS”.

Innym ważnym aspektem sterowania opartego na komputerze PC dla Christopha Neuhausa jest dostępność najnowszych systemów operacyjnych Windows, dobra polityka aktualizacji i opcje symulacji dostępne bez dodatkowych wymagań licencyjnych lub sprzętowych: „Cały system można symulować na własnym komputerze programistycznym. Mogą Państwo na przykład przekonwertować osie ruchu na osie symulacyjne lub odwzorować zachowanie wejść/wyjść blisko sprzętu za pomocą programowych modułów symulacyjnych”.

W obecnie zaimplementowanym terminalu formy z dwoma bębnami, łącznie pięć osi serwo zapewnia szybką i precyzyjną obsługę formy. Odpowiednie serwonapędy AX5000 i serwomotory AM8000 są sterowane przez wbudowany komputer CX2030 z TwinCAT NC PTP. Umożliwia to
oś obrotową dla każdego z dwóch bębnów formy, jak również oś pionową do osiągnięcia pożądanego poziomu bębna, oś poziomą do chwytania w płaszczyźnie i oś obrotową dla podwójnego chwytaka. Kolejnym zadaniem automatyzacji jest sterowanie pneumatyczne
dla podwójnego chwytaka. Eberhard Hahl dodaje: „Narzędzia są przenoszone z bębna na zewnątrz przez oś obrotową chwytaka. Może być ona również zaprojektowana jako oś teleskopowa w celu przeniesienia formy bezpośrednio do magazynu po stronie maszyny bez pośredniej obsługi”.

Aplikacja sterowania ruchem została zaimplementowana w TwinCAT za pomocą bloków ruchu PLCopen, co według Christopha Neuhausa sprawdziło się w praktyce: „Programowanie funkcji ruchu za pomocą bloków ruchu było bardzo łatwe i niezwykle oszczędzało czas”. Kolejną zaletą technologii napędów Beckhoff jest technologia jednego kabla (OCT). Umożliwia to zmniejszenie kosztów montażu i materiałów oraz zastosowanie mniejszych łańcuchów kablowych, co ułatwia kompaktową konstrukcję. Ponadto elektroniczna tabliczka znamionowa znacznie przyspiesza uruchomienie”.