Kulcsfontosságú technológia

Nyitott, rugalmas vezérlés- és hajtástechnika zárrendszerek célgépei számára

2017. június 21., szerda, 06:00

Címkék: automatizálás Beckhoff folyamat folyamatirányítás folyamatvezérlés PLC TwinCAT

Emberek milliói használnak Wilka kulcsokat nap mint nap. A problémamentesen működő kulcsot és zárszerkezetet magától értetődőnek vesszük, nem is gondolunk elkészítésük összetett gyártási folyamatára. Nem is sejtjük, hogy a zárak és kulcsok gyártásához olyan hatékony és nagy pontosságú technológia szükséges, amely például néhány fokos hőingadozásra is érzékeny. Az Aumat és az AST ilyen rendszereket fejlesztett ki a Beckhoff PC-alapú vezérlésével. Ezekkel a rendszerekkel biztosítanak 0,01 milliméteres pontosságot a kulcsgyártásban úgy, hogy mindeközben az egyedi gyártógépeket – a lehető legkevesebb mérnöki munka igénybevételével – könnyen össze lehet állítani.

A kulcskészítési iparágban mindenhol, így a velberti (Németország) központú élvonalbeli gyártó, a Wilka Schließtechnik GmbH számára is mindennaposak az egyedi megrendelések. Olaf Witte, a cég műszaki igazgatója így nyilatkozott: „Úgy is mondhatnánk, hogy tömeggyártást végzünk egydarabos szériával. Az ezertételes szériától egyetlen kulcsmásolat elkészítéséig bármi előfordulhat, minden megrendelés más.” A Wilka esetében a gyártás ehhez alkalmazkodva rugalmas, sokféle speciális rendszerintegrátor megoldásaival dolgozik, mint például a solingeni Aumat Maschinenbau GmbH vagy a wuppertali AST GmbH.

Achim Ihlefeld, az Aumat műszaki igazgatója szerint a legfontosabb követelmény a célgépek szempontjából a nyerskulcsok készítésénél megkövetelt rendkívül nagy pontosság: „A legnagyobb megengedett eltérés a milliméter századrészének nagyságrendjébe esik. Ennek a pontosságnak a megbízható tartásához a gépészetnek legalább egy nagyságrenddel pontosabban kell működnie. Mindez csak a lehető leggyorsabb vezérlési ciklusidővel és nagy pontosságú szervotengelyek használatával érhető el. A Beckhoff PC-alapú vezérlésével a vezérlési idő és a pontosság követelménye is teljesíthető, akár párhuzamos, egyenként több szervotengelyes esztergálási folyamat során is.” Tim Themann, az AST szoftverfejlesztője hozzátette: „A pontosságra vonatkozó követelmény annyira szigorú, hogy akár néhány fokos hőmérséklet-ingadozás is hibás termékhez vezethet. A PC-alapú vezérlés ezt a hibalehetőséget folyamatos hőmérséklet-figyeléssel küszöböli ki.”

A nyerskulcsokon először a megrendelés szerinti hosszirányú profilt, majd a kulcs bemetszéseit alakítják ki

Kulcskészítő gyártósor korszerűsítése két önálló géppel

A PC-alapú vezérlés előnyei rögtön szembetűnnek a Wilka kulcskészítő gyártósorán, amely – az AST ügyvezető igazgatója, Wilfried Wengenroth leírása alapján – két önálló célgépből áll: „Egy meglévő, a nyerskulcsot készítő kulcsvágó gépet újítottunk fel és egészítettük ki a Beckhoff vezérlés- és hajtástechnológiájával. A másik a szintén PC-alapú vezérléssel automatizált profilesztergáló gép, amely a kulcs oldalának kialakítását végzi. A kulcsokat megrendelés szerint gyártjuk, először a hosszirányú profilt, majd a bemetszéseket alakítjuk ki. A gyártást követően a kulcsot a hozzá tartozó zárszerkezettel szállítjuk.” Achim Ihlefeld hozzátette: „A Wilka a két Beckhoff-vezérlő egységes felhasználói felületéből következő előnyöket is élvezi, emellett egy gép leállásakor a cég szükség esetén a másik gépet fennakadás nélkül használhatja.”

A vágógép kilenc, valamint a profilesztergáló gép huszonhárom szervotengelyét AX5000 szervohajtás és AM3000 típusú szervomotorok működtetik. Mindkét gépet hálózatba kapcsolták, és egy-egy C#-ban írt gatewayen keresztül kapcsolódnak egymáshoz. A szoftverek C6930 típusú, vezérlőszekrénybe szerelt ipari PC-ken futnak, a gépek pedig a TwinCAT automatizálási szoftver segítségével ADS-en keresztül kommunikálnak. Az IPC-k feladata emellett az adatok továbbítása a Wilka központi adatkiszolgálójára. Achim Ihlefeld elmondta, hogy a profilesztergáló gép valamennyi orsójának saját szerszámkezelője van: „A négy esztergálóorsóhoz egyenként 12 vágó tartozik, így sok és sokféle hosszirányú esztergálási műveletet tudunk hatékonyan elvégezni, a filigrán mesterkulcstól kezdve a testesebb, csak egy adott zárba illeszkedő kulcsok kialakításáig. Hagyományos megközelítésben mindehhez az adott célra elkészített vágók százait kellene használnunk. Esetünkben ezt úgy kerüljük el, hogy a 48 vágó használatát a szerszámkezelő rendszerrel intelligens módon koordináljuk.” Tim Themann hozzátette: „A szerszámkezelést TwinCAT NC I-ben hoztuk létre, így nemcsak a megfelelő vágó kiválasztására, hanem a kívánt, ideális vágat elkészítésére is lehetőség van. Ez azt jelenti, hogy finom éleket alakíthatunk ki a mély és lapos vágatok között is, így az elkészített kulcs hosszú távon sem fog akadozni a zárszerkezetben.”

Integrált PC-alapú vezérlés: ideális alap az ipar 4.0 számára

„Az Aumat célgépeiben már 2005 óta használnak Beckhoff PC-alapú vezérlést – nyilatkozta Wilfried Wengenroth. – Az ATS-nél 2004 óta alkalmazzuk ugyanezt a technológiát. Ebből a szempontból az EtherCAT is rendkívül előnyös, leginkább azért, mert segítségével automatikusan ellenőrizhetjük a rendszert, ami különösen fontos a kezdeti beüzemelési időszakban. Emellett az EtherCAT segítségével minden buszra fűzött eszköz működését gyorsan és egyszerűen felügyelhetjük.” Mark Straka, a Wilka villamos karbantartásért felelős vezetője hozzátette: „A folyamatosan változó környezetből adódóan vezérlőink jellemzően sokfélék, de már hét éve elkezdtük az átállást a Beckhoff technológiájára. Nagy számítási kapacitása mellett a rendszer nyitottsága kiemelkedő előnyt jelent számunkra. Régebbi technológiákkal működő vezérlési megoldásainkat nagyobb költségek nélkül szervezhetjük be az új rendszerbe, emellett a magasabb szintű vállalati hálózat csatlakoztatása is egyszerű. A vállalati rendszerhez való csatlakozás egyre fontosabb, így a teljes gyártási infrastruktúrát – a megrendelések beérkezésétől a gyártáson át egészen a szolgáltatásokig – a megszokott hálózaton keresztül érhetjük el.”

Ideális feltételek adottak tehát az ipar 4.0 koncepció megvalósításához. Olaf Witte szerint nem szabad azonban megfeledkeznünk egy ehhez kapcsolódó fontos kérdésről: „Minél inkább a hálózatra támaszkodik a gyártás, annál jelentősebb károkat okozhat egy esetleges hiba. Ha a rendszerek leállnak, mit sem ér a rugalmas, akár egy darabot is hatékonyan előállító működés. Számunkra éppen ezért legalább ennyire fontos a rendszer rendelkezésre állása, valamint a vezérlési technológiához kapcsolódó szolgáltatások. A Beckhoffnál ezek jól és gyorsan működnek.” Mark Straka megerősítette ezt: „Sokszor létfontosságú az eseményekre való reagálási sebességünk. A gyártás leállása rendkívül költséges. Ugyanakkor nemcsak a karbantartás és a cseredarabok előállítása terén lényeges a gyorsaság. A Beckhoff lendülete a technológiai innováció terén, valamint az innovációhoz kapcsolódó projektek támogatásában legalább ennyire fontos. Lényeges azt is kiemelni, hogy nehéz egy olyan alkalmazást elképzelni, amelyet ne lehetne megvalósítani PC-alapú vezérléssel. Kompakt és moduláris felépítésének köszönhetően segítségével a vezérlőszekrényben a helyigényt a hagyományos PLC-technológiához képest akár felére is szoríthatjuk, továbbá az áramköri modulok költségét is körülbelül 20%-kal csökkenthetjük. Sőt, az EtherCAT-terminálok és EtherCAT-Box modulok használatával gyorsan és rugalmasan kezelhetjük az olyan új követelményeket is, mint például a korábban már említett hőmérséklet-figyelést.”

Az Aumat és AST által tervezett kulcsvágó- és profilesztergáló gépből álló kulcskészítő gyártósor akár egyetlen darabos „szériában” is nagy pontossággal munkálja meg a nyerskulcsokat

Skálázható és egyedi igényekhez szabott automatizálási technológia

A kulcskészítő gyártósornál a PC-alapú vezérlés az összes automatizálási feladatot ellátja: vezérli a gépeket, kezelőfelületet nyújt a beállításokhoz, az automatikus üzemhez, a hibaüzenetek megjelenítéséhez és adatmentéshez, gatewayek segítségével adatátvitelt tesz lehetővé, emellett a 3 tengelyes esztergálóállványzat gépi vezérlését is biztosítja. A profilesztergáló gépnél öt, míg a kulcsvágó gépnél három darab 3 tengelyes állomást vezérel a TwinCAT NC I. Ehhez adódik még a kulcsokat 15 állomás között továbbító és a nyerskulcsokat adagoló rendszer, amelynek összesen 32 szervotengelyét beépített biztonsági funkciókkal felvértezett AX5000 hajtásrendszer működteti.

Mindezt gépenként egy C6930 típusú, vezérlőszekrénybe épített IPC vezérli, amely egy CP6902 típusú, 15 colos vezérlőpanelen jeleníti meg a TwinCAT PLC HMI segítségével programozott kezelőfelületet. Wilfried Wengenroth szerint a rendszer képességei a későbbi bővítést is lehetővé teszik: „Nagy számítási kapacitásának, és gyors működésének köszönhetően bonyolult feladatokat is megoldhatunk, például fúrások nagy pontosságú vezérlését, vagy húzómaró gépeknél a motoráram figyelésével a szerszám sérülésének érzékelését. A TwinCAT Database Server adatbázis-kiszolgáló további, a PC-alapú vezérlés által nyújtott előnyöket kínál. Rendkívül nagy adatmennyiségeket képes úgy feldolgozni, hogy közben a PLC-ciklusidő nem csökken.” Az EtherCAT-alapú, univerzális adatgyűjtés – amely az egyedi elvárásokhoz igazodva akár centralizált, akár decentralizált is lehet – további előnyöket nyújt mind a vezérlőszekrénybe szerelt EtherCAT-terminálok, mind pedig közvetlenül a műveleti pontoknál elhelyezett, EtherCAT-funkciókkal felvértezett szelepvégpontok, illetve az EP1008 vagy EP2028 típusú EtherCAT-Box modulok révén.

Jelentős költségmegtakarítás egykábeles technológiával

Az Aumat gépek 2014 óta folyamatosan a Beckhoff hajtástechnikájának egykábeles technológiáját (OCT) használják. Ennek lényege, hogy egyetlen, általános motorkábelen belül egyesítik a tápellátást és az adatátvitelt, jelentősen csökkentve a beüzemelési és modulköltségeket, ahogy Mark Straka is kifejtette: „Az OCT rendkívül előnyös egy rendszer felépítésekor, a kevesebb munkamennyiség és hibalehetőség miatt. Emellett a kábelek számának megfelezésével kisebb helyigényű, könnyebben bővíthető kábelvezetési megoldásokat használhatunk, ami önmagában a költségmegtakarítás 30 százalékát teszi ki.” Wilfried Wengenroth két további előnyt is kiemelt: „Az OCT kiemelkedően stabil adatátvitelének köszönhetően az elektromágneses összeférhetőség (EMC) már nem jelent gondot. Az OCT további előnye, hogy könnyen és gyorsan paraméterezhető. A munkamennyiség és az anyaghasználat jelentős megtakarítása mellett így az OCT a programozók számára is kevesebb mérnöki feladatot jelent.”

www.beckhoff.hu

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Austria transfers

Média Partnerek