Automatización de almacén de herramientas mediante control basado en PC

El terminal de herramientas desarrollado por Wassermann Technologie, en colaboración con el integrador de sistemas Becker Engineering, se caracteriza por su diseño extremadamente compacto y su enorme flexibilidad. La tecnología de control abierta y modular de Beckhoff juega un papel importante en este sentido, ya que permite conectar a la perfección máquinas-herramienta con los más diversos sistemas de control.

Christoph Neuhaus, desarrollador de software de aplicaciones de Becker Engineering GmbH en Leichlingen, añade: “El alto grado de flexibilidad incluye la capacidad de integrar una amplia variedad de máquinas-herramienta con las plataformas de control más diversas. La tecnología de Control basado en PC es el factor decisivo. Por ejemplo, en el hardware de control de Beckhoff también se pueden ejecutar los software de terceros, lo que facilita, entre otros, el acceso a las tablas de herramientas de las respectivas máquinas”.

El terminal de herramientas de Wassermann cuenta con hasta tres tambores superpuestos y, por lo tanto, es extremadamente compacto. Foto: Beckhoff.

El terminal de herramientas de estructura concéntrica consta de un tambor y, en función de las necesidades, de uno o dos tambores adicionales superpuestos. La manipulación de las herramientas es llevada a cabo por una unidad lineal con cambiador de herramientas integrado. Esta se encarga de colocar las herramientas en los tambores, así como de introducirlas en un depósito temporal de herramientas o directamente en un cambiador de herramientas del lado de la máquina. Eberhard Hahl explica: “El terminal de herramientas gestiona hasta un total de 9000 herramientas y es adecuado, tanto como almacén directo y depósito de herramientas para la gestión de herramientas, como también para la ampliación de almacenes de herramientas existentes o como almacén central de suministro para varias máquinas-herramienta”. Julian Becker, desarrollador de software de aplicaciones de Becker Engineering, describe la característica especial como almacén adicional inteligente: “El terminal de herramientas puede funcionar de forma completamente independiente gracias a un sistema de gestión de herramientas propio, a una base de datos con control de secuencias propios, y a una interfaz propia con la máquina herramienta. Además, el almacén de herramientas también cuenta con un software propio para la manipulación externa adicional, interfaces con periféricos y un registro integrado de los datos de las herramientas”.

La gran flexibilidad del terminal de herramientas ofrece claras ventajas de costes para el cliente final, como explica Eberhard Hahl: “Con el terminal de herramientas hemos diseñado un almacén estándar versátil, lo que se refleja en una buena relación calidad-precio. Pero también se puede realizar a petición del cliente, por ejemplo, una conexión individual a la máquina herramienta. El terminal de herramientas está disponible de serie en dos versiones: S-Curve para hasta 280 herramientas y D-Curve para un máximo de 570 herramientas”.

Becker Engineering lleva acumulando experiencia con el Control basado en PC desde 2014. Christoph Neuhaus solo ve numerosas ventajas: “Entre otras cosas, nos beneficiamos del hecho de que los PLC y las aplicaciones adicionales de lenguaje de alto nivel pueden realizarse consistentemente en una plataforma. A ello se le suma la buena escalabilidad. En el caso de mayores requisitos de rendimiento, permite una migración sencilla del proyecto de control a un hardware más potente, por ejemplo equipado con un procesador multinúcleo”. Wilm Schadach, de la oficina de Beckhoff en Monheim, complementa otro aspecto: “El Control basado en PC ofrece completa continuidad, también desde el punto de vista del manejo y la ingeniería. Además de la funcionalidad de PLC, Motion Control y visualización, la base de datos de herramientas también puede ejecutarse en la misma plataforma. Esto ha demostrado ser una gran ventaja en la estructura general de la instalación”. A esto hay que añadir que también fue muy sencillo familiarizarse con la tecnología de control basada en PC de Beckhoff, según afirma Julian Becker: “El uso de lenguajes de programación estandarizados y habituales simplificó considerablemente el manejo”.

Becker Engineering también se ha beneficiado de las diversas opciones para la comunicación de datos a través de TwinCAT ADS. Christoph Neuhaus comenta al respecto: “ADS permite un acceso muy fácil a los datos del PLC desde la aplicación de lenguaje de alto nivel. Asimismo, también se puede desarrollar un servidor ADS en un lenguaje de alto nivel, al que se puede acceder fácilmente desde el PLC. De esta forma se crea, sin grandes esfuerzos, una transferencia de datos fiable entre el almacén de herramientas y la máquina herramienta, por ejemplo para intercambiar números de pedido o datos de uso evaluados. Además, para futuros desarrollos, las actualizaciones necesarias pueden ser aplicadas de forma muy cómoda y se pueden implementar también soluciones Industrie 4.0, gracias a la arquitectura cliente-servidor disponible a través de la comunicación ADS”.

Para Christoph Neuhaus, otro aspecto importante del Control basado en PC es la disponibilidad de los sistemas operativos Windows actuales y la buena política de actualización, así como las posibilidades de simulación sin requerir licencias ni hardware adicional: “Todo el sistema se puede simular en el propio PC de desarrollo. De esta forma es posible, por ejemplo, cambiar los ejes de movimiento a ejes de simulación o asignar el comportamiento I/O a través de módulos de simulación de software”.

((Beckhoff_Becker_Engineering_Wassermann_Germany_2017_001_03.jpg)) La tecnología abierta del Control basado en PC permite conectar el terminal de herramientas a todo tipo de máquinas-herramienta. Foto: Beckhoff.

En un terminal de herramientas actualmente implementado con dos tambores, un total de cinco ejes servo garantizan una manipulación rápida y precisa de las herramientas. Los servoamplificadores AX5000 y los servomotores AM8000 correspondientes son controlados por un PC embebido CX2030 con TwinCAT NC PTP. De esta manera se implementaron: un eje de rotación para cada uno de los dos tambores de herramientas, un eje vertical para alcanzar el nivel de tambor deseado, un eje horizontal para acceder en el nivel y un eje de rotación para una pinza doble. Otra tarea de automatización adicional es el control del sistema neumático de la pinza doble. Eberhard Hahl añade al respecto: “Mediante el eje de rotación de la pinza se entregan las herramientas del tambor al exterior. Este eje también puede diseñarse como eje telescópico para transferir la herramienta directamente a un almacén en el lado de la máquina sin manipulación intermedia”.

La aplicación Motion Control se implementó en TwinCAT con la ayuda de módulos de PLCopen Motion que, según Christoph Neuhaus, ha demostrado su eficacia en la práctica: “La programación de las funciones de movimiento con los módulos Motion fue muy sencilla y permitió ahorrar mucho tiempo. Otra ventaja de la técnica de accionamiento de Beckhoff es la Tecnología de Cable Único (OCT). Con esta tecnología pueden reducirse los costes de montaje y material, así como utilizar cadenas portacables más pequeñas, lo que facilita un diseño compacto. Además, la placa de características electrónica acelera considerablemente la puesta en marcha”.

Los servomotores de la serie AM8000 no proporcionan únicamente secuencias de movimiento dinámicas y precisas, sino que, gracias a su diseño compacto y a la Tecnología de Cable Único, también reducen los requisitos de espacio y el esfuerzo requerido para la puesta en marcha. Foto: Beckhoff.

El aumento de las exigencias de la tecnología de mecanizado y la creciente importancia de aspectos relacionados con la flexibilidad y productividad hacen que en las máquinas-herramienta también aumente la demanda de herramientas. Eberhard Hahl, director ejecutivo de Wassermann Technologie GmbH en Eichenzell, cerca de Fulda, comenta al respecto: “El innovador terminal de herramientas ha sido diseñado de acuerdo con estas necesidades actuales de los clientes. Definidos están únicamente el diámetro de las herramientas y de los tambores de herramientas. Por el contrario, la longitud de las herramientas, la división longitudinal, el número de herramientas, la limpieza de las herramientas, los portaherramientas y el registro de datos de herramientas RFID se pueden configurar libremente. Una característica especial adicional es el diseño extremadamente compacto que se consigue mediante tambores de herramientas superpuestos, es decir, que no se encuentran uno al lado del otro”.