Producerea de piese mari cu precizie nu este ușoară. Dar cum puteți produce cele mai mici componente, cum ar fi angrenajele și șuruburile pentru industria ceasurilor sau pinii de contact pentru conectori, cu o precizie de nivel micrometric și în cantități mari? Companiile elvețiene Esco și Affolter reușesc această performanță în mașinile lor CNC cu TwinCAT CNC și tehnologia servo-drive de la Beckhoff.
Esco se bazează pe o soluție de comandă-control bazată pe TwinCAT CNC dezvoltată de furnizorul elvețian de soluții Beckhoff Affolter pentru toate seriile de mașini.
În Watch Valley, o regiune situată între Basel și Geneva, un ecosistem s-a dezvoltat de-a lungul mai multor secole în jurul industriei de ceasuri și a celor mai mici componente de precizie pentru dispozitive micromecanice. Constructorii de mașini precum Esco SA din Les Geneveys-sur-Coffrane și Affolter Group SA din Malleray reprezintă o parte importantă a acestui ecosistem. Utilajele lor CNC sunt folosite pentru a fabrica cele mai mici angrenaje, șuruburi, arbori și alte componente cu o precizie maximă, punând practic bazele faimoasei precizii a mișcărilor ceasurilor elvețiene.
Esco este specializată în strunguri pentru producția de piese cu precizie ridicată și calitate impecabilă în cantități medii și mari. Pe lângă strunjire ca proces principal, mașinile oferă funcții suplimentare de prelucrare. Acestea fac posibilă producerea de piese complexe pe mașinile compacte.
Material staționar și unelte rotative
Spre deosebire de strungurile automate convenționale, mașinile Esco sunt caracterizate de un principiu de funcționare individual: material fix, scule rotative. Acest lucru permite mașinilor să prelucreze material inelar sau bară într-un proces complet automatizat, fără întreruperi. “În plus, proximitatea sculelor față de piesa de prelucrat oferă avantaje în ceea ce privește rata de producție și calitatea suprafeței”, spune Vincent Fankhauser, director de vânzări la Esco. La baza preciziei și a timpilor scurți de prelucrare se află mandrina, care se rotește la o viteză de până la 12.000 rpm.
Esco se bazează pe controlul bazat pe PC pentru automatizarea mașinilor sale de la începutul anului 2020, pentru care utilizează TwinCAT 3 de la Beckhoff. “Tehnologia de control și de acționare de la furnizorii noștri anteriori se aflau la sfârșitul ciclului lor de viață și aveam nevoie de o tehnologie CNC de viitor, care să poată fi ușor de configurat pentru diferitele noastre serii”, spune Vincent Fankhauser.
Control pentru strunguri: PC-ul industrial al dulapului de control C6920 (dreapta), care rulează CNC TwinCAT pentru până la douăsprezece axe și axe servo, precum și sistemul terminal EtherCAT asociat (stânga).
Aici intră în joc furnizorul de soluții Beckhoff Affolter. Compania produce ea însăși mașini de frezat angrenaje și, în calitate de producător sub contract, produce piese complexe pentru industria de ceasuri și alte sectoare pe aproximativ 350 de mașini. Directorul general Vincent Affolter: “Întotdeauna am fost mândri de propria noastră soluție de control, pe care am dezvoltat-o noi înșine pentru mașinile noastre și apoi am comandat fabricarea componentelor electronice.” Componenta centrală a sistemului de control a fost un FPGA care a calculat toate punctele de setare pentru toate axele în paralel în câteva microsecunde. Dar când componentele electronice au devenit indisponibile, Affolter nu a mai putut să își întrețină sistemul de control, cu atât mai puțin să îl dezvolte în continuare și să integreze cerințe suplimentare, cum ar fi conectivitatea IT. Din fericire pentru Affolter, performanța tehnologiilor PC-urilor creștea rapid.
De la FPGA la platforma de control deschisă
“Când am analizat posibilii furnizori de sisteme de control în 2016, am găsit rapid ceea ce căutam la Beckhoff și am început testele inițiale cu controlul bazat pe PC”, spune Vincent Affolter. Una dintre prioritățile sale a fost păstrarea flexibilității pentru inovații interne, fără ca firma să fie nevoită să dezvolte din nou ea însăși hardware. “Acest lucru este asigurat de platforma de control deschisă de la Beckhoff”, adaugă Philippe Abt de la Vânzări la Beckhoff Elveția. Controlul bazat pe PC și TwinCAT CNC formează acum baza unei platforme de control pe care Vincent Affolter o folosește în propriile mașini CNC și pe care o pune la dispoziția constructorilor de mașini, cum ar fi Esco, în calitate de Beckhoff Solution Provider.
La adaptarea soluției CNC la mașinile Esco, flexibilitatea controlului bazat pe PC a devenit evidentă: datorită ciclului necesar al mașinii, nu a existat timp de pierdut la procesarea sarcinilor CNC. “Datorită arhitecturii modulare a sistemului TwinCAT CNC, a fost posibil să obținem timpii de ciclu scurți ceruți de Esco prin configurarea corespunzătoare”, își amintește Philippe Abt. Pentru a reduce timpii de calcul pentru sarcini, au fost eliminate toate funcțiile care nu erau necesare. “Lucrul crucial pentru noi este că am primit întotdeauna sprijin în acest sens încă de la început și am găsit și implementat soluții împreună cu Beckhoff”, spune Vincent Affolter.
Control pe bază de PC potrivit pentru toate seriile
Conceptul de control adaptat în comun, bazat pe TwinCAT 3 și pe un PC industrial cu dulap de comandă-control C6920, funcționează în toate seriile de mașini Esco și constituie baza pentru migrarea sigură și pe termen lung a tuturor mașinilor CNC la controlul bazat pe PC. În total, Esco a livrat deja aproximativ 150 de utilaje cu tehnologie de control bazată pe TwinCAT CNC în diferite configurații începând cu anul 2020. După cum spune Vincent Fankhauser: “Acum suntem mult mai flexibili și putem pune împreună exact puterea de calcul și configurația de acționare de care avem nevoie din întregul portofoliu, inclusiv siguranța.” Cu un Escomatic D6 Twin, de exemplu, există douăsprezece axe servo care trebuie controlate și trei canale CNC care trebuie calculate.
Tehnologia cu un singur cablu (OCT) în tehnologia drive (Servo-drive AX5000 și servomotoare AM8000) economisește spațiu în dulapul de comandă-control și în mașină, deoarece trebuie să fie trasat un singur cablu de motor, mai subțire. Problema interferențelor de semnal în sistemele de reacție a fost, de asemenea, eliminată de la trecerea la OCT.
Affolter și Esco lucrează în prezent la integrarea monitorizării sculelor și a controlului calității în linie. Foaia de parcurs include, de asemenea, conectarea mașinilor lor CNC la sistemele MES și ERP prin intermediul umati (interfață universală pentru tehnologia mașinilor) și OPC UA. Având în vedere că sistemul de control bazat pe PC este un sistem de control deschis și modular, acesta va fi un alt succes.
KREATRON AUTOMATION SRL
