Autóipari adagolórendszerek automatizálása TwinCAT CNC-vel
Integrált vezérlés és CNC-megoldás autók fűtőberendezésének gyártásában
Az autóipari beszállítóknak magas minőségi és megbízhatósági követelményeket kell kielégíteniük, gyakran változó termékportfóliókhoz kell alkalmazkodniuk – és mindezt erős versenyben, nyomott árakon. Ezeket a követelményeket csak rugalmasan automatizált gyártóberendezésekkel lehet kielégíteni, amelyre példa egy, a Beckhoff Automation termékeire épülő gyártásautomatizálási megoldás.
A németországi Neustadt an der Donau-ban bejegyzett Scheugenpflug AG már több mint 25 éve épít adagolóberendezéseket tartalmazó gépeket, illetve gyártósorokat, elektronikai, autóipari és orvosi területre. A Beckhoff PC-alapú vezérlésén és CNC-technológiáján alapuló, élvonalbeli automatizálási rendszer segítségével kifinomult folyamatok valósíthatók meg és jól megismételhető gyártási eredmények érhetők el. Jó példa erre az a gyártósor, melyet nemrégiben egy hibrid és elektromos járművekhez fűtőberendezéseket gyártó autóipari beszállító számára telepítettek. Ulrich Böhm, a Scheugenpflug vezérlés- és hajtástechnikai fejlesztéseket végző csoportjának vezetője így jelöli meg a termék célját: „A belsőégésű motorokkal ellentétben az elektromos erőforrások nem termelnek az utastér fűtésére használható hőt, ezért elektromos fűtőberendezésre van szükség.”
A Scheugenpflug által gyártott, kisméretű adagológépben a TwinCAT CNC biztosítja a különféle rétegek precíziós adagolását és felvitelét
Kisméretű pozicionáló körasztal összetett folyamatokhoz
A fűtőberendezéseket előállító gyártósoron található egy forgótárcsás adagolórendszer, a következő fő fokozatokkal: érzékelőkkel és letapogató egységgel felszerelt betöltő állomás, plazmasugaras megmunkáló állomás, a tényleges adagoló fokozat és az elektronikai készülékházak összeillesztését, rögzítését végző további két állomás. A Scheugenpflug vezérigazgató-helyettese, Johann Gerneth vázolja a rendszer különféle előnyeit: „Sikerült bebizonyítanunk, hogy összetett, precíziós adagolási folyamatok nem csupán hagyományos, lineáris gyártósorral valósíthatók meg, hanem igen helytakarékos, forgóasztalos elrendezéssel is. Ehhez a Beckhoff nagy teljesítőképességű, moduláris, rugalmas vezérléstechnikájára is szükség volt.” Rainer Bröckl, a géptervezői csoport vezetője ismerteti a folyamat lépéseit: „Három különböző réteget viszünk fel a munkadarabra, mialatt az háromszor áthalad a forgóasztalos rendszeren. Másképpen fogalmazva, a rendszer három eltérő fázisban, három különböző ponton visz fel tömítő anyagot a termékre. Ezek felvitele előtt azonban a munkadarab tisztítással egybekötött plazmakezelésen esik át, aminek célja a felület aktiválása a lehető legjobb tapadás érdekében.”
Nyílt vezérléstechnika: ideális háttér a moduláris géptervezéshez
Az egyedi igények szerint kialakított gyártógépek és rendszerek tervezésére szakosodott Scheugenpflug széles körű elvárásoknak képes megfelelni az automatizálás terén. Johann Gerneth szerint: „Kritikus tényező volt számunkra, hogy egyetlen forrásként legyünk képesek moduláris, testre szabható vezérlési környezetet biztosítani ügyfeleink számára, kielégítve ily módon a lehető legkülönfélébb igényeket is. Csak így tudtunk olyan fejlett berendezéseket kifejleszteni, amilyeneket ma kínálunk. Mind az elektronikai, mind a mechanikai és szoftvereszközeink tekintetében a modulrendszerű szemlélet volt az előfeltétele annak, hogy egy kisméretű, célorientált gépgyártóból moduláris architektúrára épülő, átfogó megoldásokat kínáló vállalattá tudjunk kiteljesedni.”„Igen mély benyomást tett ránk a Beckhoff PC-alapú vezérléstechnikájának nyitottsága. Jó példa erre az a fejlett hajtástechnika, melynek révén kifinomult szervomotorokat is képesek vagyunk a gépeinkbe építeni. Ebben a vonatkozásban komoly előnyt jelent nekünk az egykábeles (OCT – One Cable Technology) technológia, mert az egykábeles kialakításnak és a kisméretű motoroknak köszönhetően értékes alapterületet tudunk megtakarítani ügyfeleink számára. Mindezeken túlmenően igen sokféle jellemzővel rendelkező motor közül választhatunk, különböző követelményekhez illeszkedve. Az AM8023 típusú szervomotorok mellett a megnövelt tehetetlenségi nyomatékkal rendelkező, AM8533-as változatot is használjuk új adagolórendszerünkben” – teszi mindehhez hozzá Ulrich Böhm.
Az egykábeles (OCT) technológiával működő, helytakarékos szervomotorok és az elosztott EtherCAT be-kimeneti modulok segítségéve rendkívül kompakt gépek építhetők
A vezérléstechnikába tökéletesen integrált CNC-alrendszer
A TwinCAT CNC szoftver precíziós mozgást vezérel az adagoló rendszeren belül. Ulrich Böhm vázolja ennek az általános PC-alapú vezérléstechnikába tökéletesen beintegrált CNC-alrendszernek a pozitív tulajdonságait: „A teljes rendszer egységessége mellett a PC-alapú CNC további előnyöket rejt magában. Egyrészt igen gyors és hatékony. Másrészt nyílt és rugalmas funkcionális bővíthetősége révén óriási lehetőségek nyílnak meg előttünk, lehetővé téve, hogy egy adott alkalmazáshoz optimálisan illeszkedő funkciókat valósíthassunk meg. A TwinCAT által nyújtott további előnyök közé tartozik, hogy igen hatékony, magas szintű interfészt (HLI) képez a CNC rendszermagja és a PLC között, továbbá testre szabható paraméterekkel rendelkező interfészt tartalmaz. A CNC paraméterkészletei közvetlenül a PLC-projektkörnyezetből állíthatók elő, így a rendszer bármilyen követelményhez gyorsan és rugalmasan hozzáállítható. A megrendelők által gyakran igényelt funkciók egyszerűen szoftvermodulokra képezhetők le, ez pedig mély para-méterezhetőséget és hatékony programfejlesztést tesz lehetővé.” A TwinCAT CNC szoftver mérés- és referencia-műveletek végrehajtására, továbbá egyedi mozgásfunkciók futtatására (például megállás, tartás vagy program futásának leállítása) szolgál. További képességei közé tartoznak különféle transzformációk és egy ötödik mozgástengely vezérlése is, amint Ulrich Böhm kifejti: „Az ötödik tengely (ún. b-tengely) magával a szerszámmal vagy az adagolófecskendővel kapcsolatos, amire például akkor van szükség, ha a tömítőanyagot ferde felületre visszük fel. Egy hagyományos, 3 tengelyes kinematikai rendszer funkciói mellett akár a teljes szerszám, akár csak az adagolófecskendő forgatását lehetővé teszi. Ugyanez vonatkozik a plazmasugaras állomásra is – ott egyszerűen egy másik szerszámot használunk.”A vezérlőrendszer „lelkét” egy Beckhoff C6920 típusú ipari számítógép képezi, amely öt darab AX5203 típusú, kétcsatornás szervohajtással és két darab AX5103 típusú, egy-egy AX5805 típusú TwinSAFE kártyával kiegészített, egycsatornás egységgel együtt összesen tizenkét dinamikus, precíziósan pozicionált szervotengelyt vezérel, AM8023 és AM8533 típusú, egykábeles (OCT) szervomotorokat meghajtva. A rendszer összetett adatgyűjtési és biztonsági feladatait összesen 21 darab EtherCAT-terminál, 15 TwinSAFE-terminál, 21 darab EtherCAT Box-modul és egy TwinSAFE-EtherCAT Box egység látja el. Az eddigieken felül az adagolórendszer kialakítása is igen ergonomikus. A 15 coll átmérőjű, CP3915 típusú, többérintéses, minden nézőszögből jól leolvasható vezérlőpanelen keresztül a kezelők bármikor hozzáférhetnek az összes szükséges információhoz. Az anyagfelviteli kontúr három dimenzióban megjelenített képén még a tényleges adagolási folyamat megkezdése előtt ellenőrizhető, hogy helyesek-e a G-kódú programbeállítások.
Balról jobbra: Arne Brück (a Scheugenpflug fejlesztési vezetője), Rainer Bröckl (a géptervezői csoport vezetője), Johann Gerneth (általános vezérigazgató-helyettes), Ulrich Böhm (a vezérlés- és hajtástechnikai fejlesztéseket végző csoport vezetője), Uwe Kraus (a Beckhoff nürnbergi irodájának értékesítési vezetője) és Reinhold Nömmer (a Scheugenpflug műszaki vezetője).
Nyílt adatkommunikáció kiváló jellemzőkkel
Ulrich Böhm szerint számos oka van annak, hogy az EtherCAT kulcsszerepet játszik a vezérléstechnikában: „Az EtherCAT igen sok cég által támogatott, világméretű szabvánnyá nőtte ki magát. Könnyen telepíthető, csatlakozásainak elrendezése, kialakítása logikus. További fontos tényező, hogy igen gyors adatátviteli képességgel rendelkezik, így nem kell csatornakapacitási problémák miatt aggódnunk. A rendszer másik erőssége az XFC- (extrém gyors) vezérlés, amely EP1258 típusú EtherCAT Box-modulon keresztül gyors és precíz szerszámkezelést tesz lehetővé, kétcsatornás időbélyegezéssel együtt.” Johann Gerneth véleménye szerint a PC-alapú vezérlés nyitottsága és kommunikációs képességei szintén meghatározóak az Ipar 4.0 irányelvei szemszögéből: „A PC-alapú vezérléssel működő gépeink igen rugalmasan és nyitottan kezelhetők, amikor – az ügyfeleink igényei szerint – ADS, TCP/IP vagy OPC-UA kapcsolatokon keresztül gyártásvezérlő (MES) vagy erőforrás-tervező (ERP) rendszerekhez illesztjük őket. A visszakövethetőség biztosítása érdekében kritikus fontosságú az autóiparban az univerzális kommunikáció, s ez még fokozottabban igaz lesz az Ipar 4.0 világában.”
BECKHOFF Automation Kft.
1097 Budapest, Gubacsi út 6.
Tel.: + 36 1 501 9940
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.beckhoff.hu
Még több BECKHOFF
