CNC megmunkáló központ: egy rendszerrel az egyedi késztermékekért

PC vezérlés a fa és fa/fém nyílászáró gyárban

Bieber_1 Nagyobb rugalmasság, sebesség és hatékonyság a termelésben – ez volt a célja az ablakokat és ajtókat gyártó, francia Bieber gyárnak. Ezért megbízták a Koch Maschinenfabrik vállalatot, hogy új gyárat építsenek, mellyel még szerteágazóbb és rugalmas gyártást tudnak végezni. Ezt sok szakértelemmel, a beruházás melletti elköteleződéssel, valamint PC és EtherCAT alapú Beckhoff vezérléssel sikerült elérni. Ezen túlmenően még a Bieber nyílászárói is profitáltak a technológiai fejlődésből.

Több mint 50 éves tapasztalatával a németországi Leopoldshöhe székhelyű Gerhard Koch Maschinenfabrik GmbH mára a bútor, ajtó és fa ablakgyártók csúcsminőségű gépeinek kiemelkedő beszállítójává vált. A cég fűrész, maró, fúró és különösképpen a ragasztó és dübelező gépekre specializálódott. Ez a széleskörű tudás győzte meg a waldhambach-i Alstain székhelyű Bieber SA-t, mikor a gyár modernizációja és az új gyártórendszer kivitelezése mellett döntöttek.

Minőség és rugalmasság, mint fő szempont

Bieber_3

A Koch fő szempontja az új Winline-6 CNC megmunkáló központtal szemben, hogy biztonságos legyen, valamint, hogy tovább növeljék a gyártási minőséget és rugalmasságot, akár egy darabos tételnagyság mellett is. Mindkét követelmény kulcsfontosságú a fa ajtók és ablakok piacán. A vállalat magán megrendelői sokszor egyedi termékeket rendelnek, kis vagy egy darabos szériában. Az eredmény egy egyedi, moduláris famegmunkáló gép, melynek működtetéséhez, mérete és komplexitása ellenére is, mindössze csak két gépkezelő szükséges. A fa ablakok minden elemét képes kezelni egészen a kész ablak elkészültéig – beleértve a fa/fém ablakok alumínium konzoljainak alkalmazását is – így az ablak már kész is a bevonatolására. Annak ellenére, hogy a Bieber gyárba telepített gyártórendszer a Koch kipróbált és bevált moduláris gépére épül, melyet az ablakgyártó követelményeire szabták, amelybe beletartozott a PC vezérlő szoftverének házon belüli fejlesztése.

Teljes megmunkáló központ egy helyről

A gépgyártó Koch a Bieber gyártórendszerét teljes mértékben házon belül fejlesztette. Csak a gyalu származik külső beszállítótól, de a Koch kérésére, ennek a berendezésnek az automatizálását szintén TwinCAT rendszerrel oldották meg. A Koch szóban forgó Winline-6 gépe 5 külön modulból áll, közbenső raktárból, három megmunkáló egységből – Winline-600, Windoor-LU és Winline-6000 – U-alakban elrendezve, valamint a középen elhelyezkedő szerszámcserélőből és transzfer rendszerből.

Bieber_4

A Koch EtherCAT és TwinCAT NC I szoftvert alkalmazott az egyes részegységek közötti adatátvitel és -feldolgozás megvalósítására. Ez előfeltétel volt többek között a Winline-600 megmunkáló egység hidraulikus csavarnyújtóinak szervo vezérelt,egymástól függetlenül működő tengelyeinek nagy pontosságú szinkronizációjához. “Mind a két Winline-600 megmunkáló egység hat független komponensből állhat, így összesen egyidejűleg összesen tizenkettőből. A nagy termelési teljesítmény és a rövid ciklusidők nagyon gyors vezérlő technológiát követelnek. Az NC vezérlőt 2 ms-os sebességű és pontosságú programmal, a bütykös tárcsa tengelyeket akár 1 ms-ossal működtetjük” – magyarázta Oliver Bexte, a Koch szoftverfejlesztési vezetője.

A különböző gépek a magasabb rendű adatokat valós idejű Ethernet csatlakozáson keresztül cserélik. A kommunikáció a fő számítógéppel, melyet a termelési adatok számítására és a kiosztására, a munkadarabok követésére, valamint a szerszám menedzsmentre használnak, TwinCAT ADS-en alapul. A gyártórendszer komplexitását az automatizáltság fő adatai bizonyítják: Beckhoff C6140 vezérlőszekrény RAID rendszerű ipari PC-kkel biztosítják minden modul és a fő számítógép vezérlését, melyek testreszabott Beckhoff érintőpaneleken keresztül vezérelhetők, amikhez további nyomógombos kezelőfelület is tartozik. A gyalut is számolva összesen 102 szervo tengelyt kell vezérelni. Továbbá az EtherCAT rendszerben 1804 digitális input, 1516 digitális output, számos analóg I/O csatorna és TwinSAFE terminál – indítási zár és globális vészmegállítás miatt -, valamint számos más terminál található, mint az EL6001 az RS 232 eszközök csatlakoztatásához.

Öt modul a termelési folyamathoz

Az első modul a Bieber gyártórendszerében a közbenső raktár, targoncákkal, mely az alapanyag ellátást biztosítja, amelyek akár 6 méter hosszú fa gerendák is lehetnek. A hulladék minimalizálása érdekében az alapanyagigényt a teljes megrendeléshez viszonyítják, nem a rendelkezésre álló egyes gerendákhoz. Egy megrendelés akár 196 különböző alkatrészből is állhat, melyeket a közbenső raktárban tárolnak. A komplex folyamatot négy AX51xx szervo hajtás, négy EK1100 EtherCAT csatoló, 28 digitális EL1004 input terminál, 37 digitális EL2004 output terminál, továbbá összesen 30 IP 67-es védelemmel ellátott, EP1008, EP2008 és EP2028 EtherCAT Box modul I/O csatorna vezérli.

Bieber_5

A rákövetkező Winline-600 modul három megmunkáló állomással rendelkezik, így egyszerre akár 6 munkadarab – melyek két szállítószalagon haladnak keresztül a gyártórendszeren – munkálható meg egymástól függetlenül. A megmunkálási folyamatokba beletartozik a fűrészelés – hulladék kezeléssel együtt -, horizontális dübel fúrás, illesztő furatok és sarokpántok fúrása, fedőlemezek beillesztése, homlokfelületek marása. A modult 13 AX51xx és 11 AX52xx szervo hajtás, 12 EK1100 EtherCAT csatoló, 106 digitális EL1004 input terminál és 127 digitális EL2004 output terminál felügyeli és vezérli.

A harmadik a modul a Windoor-LU, mely a hossz-függő fúrásokat és dübelezéseket végzi. Két AX51xx és AX52xx szervo hajtás, négy EK1100 EtherCAT csatoló, 39 EL1004 EtherCAT terminál és 43 EL2004 EtherCAT terminál biztosítja a precíz munkadarab pozícionálást és így a pontos fúrást és dübelezést. A Koch által fejlesztett, karbantartás-mentes ragasztó adagolást felügyelő rendszer garantálja a nagyfokú gyártási minőséget a dübelek behelyezésekor.

Bieber_8

Az utolsó egység, mielőtt a munkadarabok sorban állnának a keretprésbe a Winline-6000 berendezés, melyben az alkatrészek hosszanti profilozása történik, először a külső, majd a belső oldalon. Oldalanként összesen négy megmunkáló motort használhatnak a szerszámelrendezés függvényében. A rendszer speciális képessége, hogy a TwinCAT bütykös tárcsa modulnak köszönhetően mind a négy motor gyorsan és dinamikusan, külön-külön is fogásba mozgatható, illetve kiemelhető, ennek köszönhetően pedig a kialakított profilok alakváltásai is simák és gyorsak, a profilozás közben nem kell a fő előtoló tengelyt megállítani. A vezérlő egység 20 AX51xx szervo hajtásból, 14 AX52xx szervo hajtásból, négy EK1100 EtherCAT csatolóból, 238 EL1004 EtherCAT Terminálból és 152 EL2004 EtherCAT terminálból áll.

Az ötödik modul a szerszámcserélőrendszer, mely a Winline-600 és a Winline-6000 megmunkáló berendezések között helyezkedik el. A transzfer modullal szolgálja a ki a megmunkálók összesen 10 cserélőjét, a következő megmunkálásnak megfelelően. A rendszert a főszámítógép vezérli az előretekintő funkciónak köszönhetően. Ezzel a módszerrel az állásidők megszűntek, a gyártási idő tovább rövidült. A modulban 23 AX5xx szervo hajtást alkalmaztak.

Az optimálisan megvalósított vevői igények

Bieber_9

A magas minőségű nyílászárók piacon ébredő vásárlói igények jelentik azt a mércét, melyet az új gyártórendszerrel szemben támasztottak. “A teljes termékskálát lefedjük a hagyományos ablakoktól az egyedi termékekig. A magas minőségről ismernek minket, különösen a fontos és nagy igényeket támasztó észak-amerikai piacon, ahol még Bill Gates is a vevőink közé tartozik. A fő szempontjaink így a rugalmasság, a nagyobb termelékenység és a növekvő minőség volt, ezért is akartunk egy új, innovatív gyártórendszert a Koch-tól. Időközben magától érthetődővé vált, hogy a termékeink is technikai fejlődésen mentek át az új Koch gyártórendszernek köszönhetően.” – magyarázta Philippe Beyer, a Bieber ügyvezető igazgatója.

“A rövid átfutási idők támasztotta követelményeket sikerült optimálisan kielégíteni a nagy teljesítmények és a rendszeren belüli rövid pozícionálási időnek. Átlagosan két munkadarab készül el percenként, 800 ablak elem műszakonként. Továbbá a Koch rendszere számos innovatív funkciót nyújt, mint a profil változtatások, melyeket az előző, önálló géppel nem tudtunk megvalósítani. Mindezek fölött a végtermék egy olyan elem, melyben minden furat és dübel megtalálható, csak egyszerűen be kell őket nyomni a helyükre.” – mondta Yves Kuhl, a Bieber üzemtervezője. A PC alapú Beckhoff vezérlés a Bieber-nél már korábban is bizonyított a mindennapi gyakorlatban, ahogy Ralf Steube, a Koch ablak és ajtó gyártó gépeinek fő tervezője magyarázta: “Két gépünk, melyet Beckhoff vezérléssel láttunk el már több mint tíz éve került üzembe helyezésre a Bieber-nél és mind a mai napig teljesen megbízhatóan működnek. A PLC vezérelt rendszerek ebből következően már a múlthoz tartoznak. Az új gyártórendszerrel a Bieber újra profitálhat a PC vezérlés nyújtotta szakértelemből.”

Bieber_10

Oliver Bexte, a Koch szoftver szakértője hozzátette: “Az új egység a Bieber teljes gyártásának 80%-t lefedi. A gyors reakció teljes leálláskor létfontosságú. Ez az egyik ok, amiért a Beckhoff rendszereit használjuk. Ugyan azokat a PC-ket, EtherCAT csatolókat, I/O csatornákat használjuk mindenhol a gépen, így a meghibásodott egységeket is gyorsan és egyszerűen tudjuk cserélni, gyakran anélkül, hogy a szerviz technikust kellene értesítenünk.”

Philippe Beyer egy másik előnyt is lát: “A PC alapú technológia az ERP rendszerünkkel is kommunikál. Minden gyártási információ közvetlenül az ERP rendszerből elküldhető a Koch főszámítógépére, így a gyártórendszer optimálisan illeszkedik a vállalati hálózatba. Az elkövetkező évben újjá akarjuk építeni a vállalati adathálózatunkat, mely az új gyártórendszernek köszönhető a folyamat és anyagáramlási optimalizálásból eredően sokkal egyszerűbb feladat lesz.”

További információ:

Beckhoff Atomation honlapján