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PC-based Control automatisiert Werkzeugmagazin

: Beckhoff


Bei Werkzeugmaschinen steigt mit den zunehmenden Anforderungen an die Zerspanungstechnik sowie der wachsenden Bedeutung der Aspekte rund um Flexibilität und Produktivität auch der Bedarf an Werkzeugen, wie Eberhard Hahl, Geschäftsführer der Wassermann Technologie GmbH in Eichenzell bei Fulda, weiß. Deshalb wurde in Zusammenarbeit mit dem Systemintegrator Becker Engineering ein neuartiges Werkzeug-Terminal konzipiert und entwickelt, das den aktuellen Kundenbedürfnissen noch besser entgegenkommt. Eine entscheidende Rolle spielt dabei die offene und modulare Steuerungstechnik von Beckhoff.

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Das Werkzeug-Terminal von Wassermann verfügt über bis zu drei ineinanderlaufende Trommeln und baut daher extrem kompakt. (Bild: Wassermann)

Das Werkzeug-Terminal von Wassermann verfügt über bis zu drei ineinanderlaufende...

Beim neuen Werkzeug-Terminal wurde lediglich der Durchmesser der Werkzeuge und der Werkzeugtrommeln festgelegt. Die Werkzeuglänge, die Längenaufteilung, die Anzahl der Werkzeuge, die Werkzeugreinigung, die Werkzeugaufnahmen und die RFID-Werkzeugdatenerfassung hingegen sind frei konfigurierbar. Das konzentrisch aufgebaute Werkzeug-Terminal besteht je nach Bedarf aus einer oder zusätzlich einer bzw. zwei weiteren, ineinanderlaufenden Trommeln. Das Handling der Werkzeuge erfolgt über eine Lineareinheit mit integriertem Werkzeugwechsler. Dieser kümmert sich sowohl um die Platzierung der Werkzeuge in den Trommeln als auch um das Einbringen in einen Werkzeugpuffer oder direkt in einen maschinenseitigen Werkzeugwechsler. „Das Werkzeug-Terminal bietet eine Werkzeugverwaltung für bis zu 9.000 Werkzeuge und eignet sich sowohl als Direktmagazin und Werkzeugspeicher für das Werkzeugmanagement wie auch als Erweiterung vorhandener Werkzeugmagazine oder als zentrales Versorgungsmagazin für mehrere Werkzeugmaschinen“, erklärt Eberhard Hahl, Geschäftsführer der Wassermann Technologie GmbH.

Wie Julian Becker, Applikationssoftwareentwickler bei Becker Engineering, hervorstreicht kann das Werkzeug-Terminal völlig autark arbeiten. „Dafür sorgen eine eigene Werkzeugverwaltung, die eigene Datenbank und Ablaufsteuerung sowie eine eigene Schnittstelle zur Werkzeugmaschine. Hinzu kommen die ebenfalls im Werkzeugmagazin vorhandene Software für externes Zusatzhandling, die Schnittstellen zu Peripheriegeräten und die integrierte Erfassung der Werkzeugdaten“, beschreibt er.

Standardmäßig ist das Werkzeug-Terminal in zwei Modellvarianten – S-Curve für bis zu 280 Werkzeuge und D-Curve für max. 570 Werkzeuge – verfügbar. Bei Bedarf lässt sich aber auch eine individuelle Anbindung an die Werkzeugmaschine realisieren. „Zu einer hohen Flexibilität gehört die Integrationsmöglichkeit
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Das Multitouch-Control-Panel CP3915 mit Tastererweiterung trägt mit seinem modernen und ansprechenden Design zur hochwertigen Erscheinung des Werkzeugmagazins bei. (Bild: Beckhoff)

Das Multitouch-Control-Panel CP3915 mit Tastererweiterung trägt mit seinem...

für vielfältigste Werkzeugmaschinen mit unterschiedlichsten Steuerungsplattformen. Hierbei ist die Offenheit von PC-based Control der entscheidende Faktor. So kann beispielsweise auf der Steuerungshardware von Beckhoff auch Dritt-Software ablaufen, was u. a. den Zugriff auf die Werkzeugtabellen der jeweiligen Maschine erleichtert“, erläutert Christoph Neuhaus, der ebenfalls als Applikationssoftwareentwickler bei Becker Engineering tätig ist.

Offene, skalierbare und effiziente Steuerungstechnik

Becker Engineering sammelt bereits seit 2014 Erfahrungen mit PC-based Control. Christoph Neuhaus sieht zahlreiche Vorteile, die sich dabei ergeben haben: „Wir profitieren u. a. davon, dass sich die PLC und zusätzliche Hochsprachenanwendungen durchgängig auf einer Plattform realisieren lassen. Hinzu kommt die gute Skalierbarkeit. Sie ermöglicht bei gestiegenen Leistungsanforderungen eine unkomplizierte Migration des Steuerungsprojekts auf eine leistungsfähigere Hardware, beispielsweise ausgestattet mit einem Multicore-Prozessor“, verrät er.

Wilm Schadach aus dem Beckhoff-Vertriebsbüro Monheim ergänzt einen weiteren Aspekt: „Auch aus Sicht des Handlings und Engineerings bietet PC-based Control eine vollständige Durchgängigkeit. Neben PLC-Funktionalität, Motion Control und Visualisierung kann damit auch die Werkzeug-Datenbank auf der gleichen Plattform ablaufen. Das hat sich als wesentlicher Vorteil im Gesamtaufbau der Anlage erwiesen.“ Hinzu kommt laut Julian Becker, dass die Einarbeitung in die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff sehr einfach war: „Der Einsatz der gewohnten, standardisierten Programmiersprachen vereinfachte
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Durch die Offenheit von PC-based Control lässt sich das Werkzeug-Terminal steuerungstechnisch an beliebige Werkzeugmaschinen anbinden. (Bild: Beckhoff)

Durch die Offenheit von PC-based Control lässt sich das Werkzeug-Terminal steuerungstechnisch...

die Handhabung deutlich“, bestätigt er.

Profitiert hat Becker Engineering zudem von den vielfältigen Möglichkeiten der Datenkommunikation per TwinCAT ADS. „ADS ermöglicht aus der Hochsprachenanwendung heraus einen sehr einfachen Zugriff auf die PLC-Daten. Und umgekehrt lässt sich in einer Hochsprache komfortabel ein ADS-Server entwickeln, auf den aus der PLC heraus einfach zugegriffen werden kann. Auf diese Weise ergibt sich ohne großen Aufwand eine zuverlässige Datenübertragung zwischen Werkzeugmagazin und Werkzeugmaschine, beispielsweise um Auftragsnummern oder ausgewertete Nutzdaten auszutauschen“, erklärt Christoph Neuhaus. „Außerdem lassen sich mit der über die ADS-Kommunikation verfügbaren Client-/Server-Architektur auch Industrie-4.0-Lösungen realisieren“, ergänzt der Applikationssoftwareentwickler.

Weitere wichtige Aspekte, die laut Christoph Neuhaus für PC-based Control sprechen, sind die Verfügbarkeit der aktuellen Windows-Betriebssysteme, die gute Update-Politik sowie die ohne zusätzliche Lizenz- oder Hardwareanforderungen gegebenen Simulationsmöglichkeiten: „Das komplette System lässt sich auf dem eigenen Entwicklungs-PC simulieren. So kann man z. B. die Bewegungsachsen auf Simulationsachsen umstellen oder über Software-Simulationsbausteine das I/O-Verhalten hardwarenah abbilden“, beschreibt er.

Komfortabel handhabbare Bewegungssteuerung

Bei einem aktuell realisierten Werkzeug-Terminal mit zwei Trommeln sorgen insgesamt fünf Servoachsen für ein schnelles und präzises Werkzeughandling. Gesteuert werden die entsprechenden Servoverstärker AX5000 und Servomotoren AM8000 von einem
Embedded-PC CX2030 mit TwinCAT NC PTP. Realisiert sind darüber je eine Rotationsachse für die beiden Werkzeugtrommeln sowie eine Vertikalachse für das Erreichen der gewünschten Trommelebene, eine Horizontalachse für das Hineingreifen in die Ebene und eine Rotationsachse für einen Doppelgreifer. Hinzu kommt als Automatisierungsaufgabe noch die Pneumatikansteuerung für den Doppelgreifer. „Über die Greifer-Rotationsachse werden die Werkzeuge von der Trommel nach außen übergeben. Dabei kann diese auch als Teleskopachse ausgeführt werden, um das Werkzeug ohne Zwischenhandling direkt an ein maschinenseitiges Magazin zu übergeben“, verrät Eberhard Hahl, Geschäftsführer der Wassermann Technologie GmbH, weitere Details.

Die Motion-Control-Anwendung wurde in TwinCAT mit Hilfe von PLCopen-Motion-Bausteinen umgesetzt. Etwas, das sich laut Christoph Neuhaus in der Praxis bewährt hat: „Das Programmieren der Bewegungsfunktionen mit den Motion-Bausteinen war sehr einfach und zeitsparend. Ein weiterer Vorteil der Beckhoff-Antriebstechnik ist die One Cable Technology (OCT). Dadurch lassen sich die Montage- und Materialkosten reduzieren sowie kleinere Energieführungsketten einsetzen, was eine kompakte Bauweise erleichtert. Außerdem beschleunigt sich durch das elektronische Typenschild die Inbetriebnahme deutlich“, resümiert er abschließend.



Das Werkzeug-Terminal von Wassermann verfügt über bis zu drei ineinanderlaufende Trommeln und baut daher extrem kompakt. (Bild: Wassermann)
Das Multitouch-Control-Panel CP3915 mit Tastererweiterung trägt mit seinem modernen und ansprechenden Design zur hochwertigen Erscheinung des Werkzeugmagazins bei. (Bild: Beckhoff)
Durch die Offenheit von PC-based Control lässt sich das Werkzeug-Terminal steuerungstechnisch an beliebige Werkzeugmaschinen anbinden. (Bild: Beckhoff)
Die Servomotoren der Baureihe AM8000 sorgen nicht nur für dynamische und präzise Bewegungsabläufe, sondern mit der kompakten Bauweise und der One Cable Technology auch für eine Reduzierung bei Platzbedarf und Inbetriebnahmeaufwand. (Bild: Beckhoff)
Besonderer Vorteil der Beckhoff-Antriebstechnik ist die One Cable Technology. Dadurch lassen sich kleinere Energieführungsketten einsetzen, was eine kompakte Bauweise erleichtert. (Bild: Beckhoff)


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