Una solució de control numèric bé polida

La companyia Sr Grune Konstruktion und Maschinenbau ha aconseguit aquesta integració amb l'ajuda del Generic Motion Control de B & R, unificant diversos elements de la tecnologia d'accionaments en un únic sistema. El resultat és una màquina mola per a canonades d'acer llargues que sostreu les soldadures de les juntes d'aquestes de manera automatitzada i amb una precisió fins a una desena de mil·límetre.

Les línies de canonades estan formades per tubs d'acer, que tenen soldadures longitudinals com a resultat del seu pròpia fabricació. Per poder continuar amb la seva processat, aquest cordó de soldadura ha de ser eliminat. Explica Dieter Grune, propietari del Sr Grune Knostruktion and Machinenbau: "Una raó per eliminar-és la seva possible interferència en el mesurament per ultrasons utilitzada per provar les connexions entre les seccions de tubs".

L'objectiu del procés d'esmolada és per tant utilitzat per a l'extracció de l'excés de material del cordó de soldadura, adquirint una alta precisió sense debilitar el material, alhora que es tenen en compte les possibles desviacions que poden derivar-se de la producció, com ara soldadures irregulars o desviacions de les vores.

Abans l'esmolada dels cordons longitudinals es realitzava manualment en l'empresa de tubs usant simples eines elèctriques. "Una producció típica aproximada de 200 tubs per torn, ràpidament arriba fins a 100 metres de cordó de soldadura que necessiten ser esmolada. Aquest treball era molt laboriós i pesat. Amb el volum de treball processat manualment, les variacions de qualitat provoquen resultats imprecisos pràcticament inevitables, i en el pitjor dels casos obligava a llençar tubs "ressalta Grune.

Clarament, hi ha una necessitat de mecanitzar el procés d'esmolar dels tubs. D'acord amb Dieter Grune, hi ha nombroses dificultats abans que la mecanització pugui ser una realitat. "Un dels grans desafiaments, partint de la base que un tub és cilíndric, és el procés d'esmolar, ja que fins a 20 paràmetres descriuen la geometria d'un tub. A més el tub no està sempre ben situat amb el cordó en la mateixa posició ". Amb una solució completa de l'automatització, la màquina, també tindria per això que trobar el cordó en la posició inicial. Només llavors la unitat d'esmolar pot posicionar-se i assegurar en el tub. Per fer-ho, Grune construir un robot de tres eixos situat en un carro sobre rails. Sensors de làser proveeixen d'informació al controlador amb la identificació de la posició del tub i el cordó. Basat en aquesta informació, el braç del robot que conté la unitat d'esmolar, segueix un moviment controlat i és posicionat directament sobre el centre del cordó. Per tal de fer-ho, no n'hi ha prou amb el càlcul de les posicions dels motors per a una posició de consigna específica (transformada), ja que a més també han d'obtenir les coordenades cartesianes actuals (usant la transformada inversa).

Aquest procés de posicionament usant transformades no és un problema per a un controlador d'un robot estàndard. "No utilitzem totes les possibilitats d'un controlador d'un robot industrial estàndard, la qual cosa ens afegeix uns costos addicionals, per aquesta raó vam començar a buscar una alternativa" explica Grune.

En principi, el controlador de CNC necessari per a la unitat d'esmolada ha de ser un equip potent. No obstant això, les corbes i les transformades haurien de ser llavors calculades en un altre dispositiu ja que sobrepassen les capacitats d'un dispositiu CNC. "El volum d'informació resultant podria no ser transferida al o des del CNC a la velocitat necessària utilitzant mètodes convencionals. Per a nosaltres això descarta l'opció d'usar un CNC convencional "ressalta Grune.

GMC és més que un CNC

La solució que Grune utilitzar en les primeres màquines, però, va resultar no ser eficaç. "Una de les principals desavantatges del maquinari que vam escollir al principi era la baixa velocitat que ens implicava la utilització d'uns recursos limitats. Altres problemes incloure un gran temps de desenvolupament emprat pels subministradors i finalment, la manca de solucions "diu Grune, explicant la decisió de buscar un maquinari que el substitueixi i el seu canvi a B & R.

Amb B & R, Grune es beneficia de les recursos d'un gran proveïdor molt innovador. Particularment la solució GMC (Generic Motion Control) d'aquesta empresa austríaca cobreix les necessitats de Grüne.

Tota la màquina, incloent la part elèctrica, i els actuadors pneumàtics i hidràulics de diferents fabricants es controlen des d'un control estàndard composta per un autòmat modular X20 i un sistema d'entrades / sortides, a més d'un servo de B & R i variadors connectats per POWERLINK. Les funcionalitats de SoftPLC i de SoftCNC, estan sent realitzades de forma simultània des de la CPU. Així mateix el programari necessari per desenvolupar les transformades per al robot també s'executa en el mateix control.

Combinant tot el control a la CPU fa que l'intercanvi d'informació entre les funcions de programari sigui realment ràpid, evitant els colls d'ampolla típics de l'intercanvi d'informació que hauria amb una solució convencional de CNC. Altres beneficis d'aquesta integració són la reducció dels components i la simplificació de l'enginyeria aplicada al procés. La seqüència de moviments del robot i la unitat d'esmolada el prototip va ser desenvolupat a la vegada, fa que els temps de cicle de la màquina s'hagin reduït.

I la CPU té encara prou capacitat en paral lel amb la integració d'accionaments i la màquina d'esmolada per realitzar altres gestions. "Actualment estem fent servir Matlab per a modelar el nostre Core Module, un model de programari que hem desenvolupat per a Windows que ens serveix per calcular corbes" revela Grune. Els sensors de làser detecten el recorregut del cordó, i aquest programari utilitza la informació per calcular els moviments necessaris del capçal del esmolada, el qual es mou tangencialment a la canonada. "Cal de càlculs complexos per proveir al CNC amb la corba adequada" explica Grune. Una vegada que el programari ha estat importat, els enginyers de Grune poden simular la seqüència de moviments, permetent realitzar optimitzacions i futurs desenvolupaments d'una forma més ràpida. Al mateix temps, gràcies a l'interface Matlab / Simulink, el codi de control corresponent pot ser generat automàticament, i executar-se en la CPU X20 conjuntament amb l'aplicació de control.

"Els PC industrials que s'utilitzaven per al Core program ja no són necessaris, la qual cosa una vegada més incrementa l'eficiència del sistema" diu Grune satisfet amb el que s'ha aconseguit. "I la flexibilitat del sistema, la forma transparent de com gestionar la informació i la sofisticació del nostre control ens permetrà treballar amb diversos projectes en paral·lel satisfent exigències de clients a mida, com ara una seguretat integrada".