Zaginająca wydajność

Producent maszyn tłoczących oraz formujących Bihler opracował innowacyjny system produkcji uzwojeń w kształcie spinek do włosów do silników elektrycznych (ang. hairpin technology) wykorzystujący serwonapędy. Krótkie czasu cyklu oraz możliwość automatycznego przezbrojenia na inny wariant produktu to cechy, które zapewniają nadzwyczajną wydajność systemu do produkcji giętych, miedzianych detali w dużych ilościach. W zakresie automatyzacji oraz systemów napędowych firma Bihler polega niemal wyłącznie na rozwiązaniach B&R.

Wielu producentów i dostawców w branży automotive polega na rozwiązaniach firmy Otto Bihler Maschinenfabrik do w pełni zautomatyzowanej, elastycznej oraz wydajnej materiałowo produkcji komponentów do silników elektrycznych. Ponad 40-letnie doświadczenie firmy Bihler jest szczególnie pomocne w formowaniu tak precyzyjnych elementów, jak pojedyncze elementy uzwojenia. Te elementy w kształcie spinek do włosów instalowane są w dużych ilościach w stojanach silników elektrycznych tworząc jego uzwojenie. Umożliwiają one bardziej kompaktowe układy napędowe o większej gęstości mocy w pojazdach elektrycznych. Firma Bihler opracowała system serwoprodukcji BM-HP 3000 do seryjnej produkcji elementów uzwojeń u znanego dostawcy motoryzacyjnego. Aż osiem maszyn będzie tam wykorzystywanych do produkcji różnych wariantów tych komponentów. Aby osiągnąć krótkie czasy cyklu potrzebne do wysoce wydajnej produkcji masowej, moduły procesowe tworzące linię muszą być ściśle skoordynowane. "Obejmuje to zarówno podawanie emaliowanego drutu miedzianego, jak i odprowadzanie gotowych detali, posortowanych według typu", wyjaśnia Martin Lehman, Key Account Manager Electromobility w Bihler.

„BM-HP 3000 umożliwia produkcję od 60 do 120 detali na minutę, w zależności od przekroju drutu i długości nogi. To trzy razy więcej niż jest to możliwe w systemie sekwencyjnym”. Szybkie zmiany wariantów odgrywają ważną rolę w wysokiej wydajności linii. Zmiana geometrii głowy i długości nóg z jednego wariantu na drugi jest możliwa w locie. Maszyna dostosowuje się do nowego wariantu w pełni automatycznie, bez zmiany wydajności. Nowe dane produktu są po prostu przesyłane za pośrednictwem centralnego systemu sterowania, VariControl.

Technologia B&R stanowi istotny wkład w wysoką elastyczność i przepustowość BM-HP 3000. „Obecnie jesteśmy w stanie przechowywać do czternastu elektronicznych krzywek na serwonapędach B&R i łatwo przełączać się między nimi w sposób kontrolowany programowo i niewymagający ingerencji. Pozwala to na dostosowanie osi NC do zmieniających się formatów detali oraz różnych materiałów drutu i powłok w locie bez konieczności przeładowywania krzywek”, wyjaśnia Richard Wagner, kierownik działu inżynierii sterowania w Otto Bihler Maschinenfabrik GmbH & Co.

Możliwość przechowywania krzywek na serwonapędzie odciąża również magistralę komunikacyjną podczas pracy. „Jest to kluczowy czynnik, którego nie należy lekceważyć w ogólnej ocenie rozwiązania automatyki”, dodaje Wagner. “Nawet jeśli twoja magistrala komunikacyjna ma bardzo krótki czas cyklu, nieodpowiednie gospodarowanie zasobami może przyczynić się do jego ogólnego wydłużenia. Liczy się to, jak efektywnie możemy wykorzystać medium transmisyjne. I tutaj osiągamy atrakcyjne czasy cykli dzięki POWERLINK dzięki opcji przechowywania krzywek na serwonapędach."

Pierwszy BM-HP 3000 u dostawcy branży automotive jest wyposażony w łącznie 70 serwonapędów firmy B&R. Produkuje 80 detali na minutę w sześciu różnych wariantach, z możliwością obsługi aż do 10 wariantów. Ta wysoka wydajność wynika również z konstrukcji procesu: nie ma sekwencyjnego procesu formowania detali z drutu, który spowalnia całą maszynę. Mechaniczne usuwanie izolacji jest podzielone na cztery oddzielne etapy wykonywane równolegle, dzięki czemu jest znacznie szybsze niż usuwanie laserowe stosowane w wielu konwencjonalnych systemach produkcji podobnych elementów uzwojeń. W rezultacie BM-HP 3000 osiąga wydajność około trzy razy wyższą niż konwencjonalne systemy. Ponadto użytkownicy mogą wybierać z szerokiej gamy różnych modułów procesu do zadań produkcyjnych, montażowych i obróbczych. Pozwala to na dostosowanie maszyny do zmieniających się wymagań nawet już po dostawie i pierwszym uruchomieniu.

Bihler opracował sterownik maszyny VariControl przy użyciu języka programowania C ++ opartego na Automation Runtime firmy B&R, dzięki czemu był w stanie konsekwentnie modularyzować oprogramowanie. Pozwala to na łatwe, szybkie i bezpośrednie programowanie i konfigurację aplikacji. "Fakt, że nie jest do tego potrzebne żadne oddzielne urządzenie do programowania, był jednym z głównych powodów, dla których od samego początku wybraliśmy B&R", wspomina Wagner.

W tym miejscu pojawia się kolejny aspekt, który sprawia, że technologia B&R jest tak atrakcyjna dla producentów maszyn, takich jak Bihler: za każdym razem, gdy maszyna jest ponownie uruchamiana, system skanuje sieć maszyny i wykrywa nowo podłączone urządzenia B&R, które można następnie zintegrować bezpośrednio przez system sterowania.

"Możliwości oferowane przez technologię B&R otwierają przed nami i naszymi użytkownikami liczne i wciąż nowe sposoby projektowania lub rozbudowy maszyny", podkreśla Wagner. Weźmy na przykład serwonapędy: tutaj oferta produktów B&R obejmuje całe spektrum od 1,8 A do 200 A. Portfolio stale się rozszerza we wszystkich kierunkach, dzięki czemu byliśmy w stanie stale zmniejszać liczbę dostawców, których potrzebujemy. "

W tym przypadku firma Bihler zbudowała rozwiązanie automatyzacji dla serii BM-HP prawie wyłącznie z produktów B&R. Począwszy od technologii bezpieczeństwa maszynowego, poprzez technologię komunikacyjną, w tym zdecentralizowane moduły I/O, aż po komputery przemysłowe jako platformę sprzętową do sterowania i aplikacji HMI, a także panele operatorskie.

Najważniejsze jest to, że producenci OEM i dostawcy otrzymują rozwiązanie maszynowe o sprawdzonych procesach, skalowalności i wysokiej elastyczności, które umożliwia im masową produkcję w wysoce wydajny, ekonomiczny i niezawodny sposób.

Autor: Franz Rossmann, dziennikarz techniczny