最新技術がアルミニウムプロファイルの機械加工を強化

新たな技術がプロファイル機械加工を強化

課題

  • アルミニウム押出用の新しいロボット式自動化ソリューションを納入

ソリューション

結果

  • ロックウェル・オートメーションのDrives and Motion Acceleratorツールキットでプログラミング時間が短縮されたとともに、統合と立上げがシームレスに行なわれた
  • 複数のネットワークがサポートされ効果的に構成できた
  • 自動化ソリューションで機械加工の範囲と限界が広がったとともにアイドリング機構の高速化と3D機能が実現。生産性とパフォーマンスが向上した

オーストラリアのメルボルンに本拠を置くテクニカル・プラント・サービス(TPS)社は2007年の設立以来、自動化や電気エンジニアリング、安全システム設計、技術サポートを中心に各業界にサービスを提供しています。

2015年、TPSは長尺用の新しいコンピュータ数値制御(CNC)システムを求めていたアルミニウム押出業者から機械加工セルソリューションを設計し納入して欲しいという依頼を受けました。

開発されたソリューションには業界初のロボット式CNCシステムが含まれており、質を損なうことなく小規模のバッチ注文を効率よく処理する柔軟性があります。

結果的にこのシステムは生産性とパフォーマンス、柔軟性の向上と機械加工時間の短縮、コスト面のメリットを実現しました。

結果的に生産性とパフォーマンス、柔軟性の向上と機械加工時間の短縮、コスト面のメリットを実現したロボット式CNCシステム。

ロボットを使用したアルミニウムプロファイルの機械加工

アルミニウム押出業者の付加価値業務部門がプロファイル機械加工の際にもっと柔軟性が欲しいと思っていました。

それまでCNCシステムによる面の機械加工は手作業で向きを変え、ひとつずつ正しい位置に置き直す必要がありました。

コンセプトを出し合い時間をかけてシミュレーションと証明テストを行なった結果、TPS社は費用効率と柔軟性に優れたソリューションはロボット式CNCシステムだと唱えました。

無事、高度な機械を設計製作し納入することができましたが、それを支えたのは大手ソリューションプロバイダらの専門知識と技術の結集でした。

製品選択のサポートとエンジニアリング設計、技術サポートの依頼はロックウェル・オートメーションの認定代理店であるNHPエレクトリカル・エンジニアリング(NHP)社が受けました。

TPS社ではこの用途に合った統合機能のあるハードウェアを選ぶ必要がありました。そこでシニア・システム・エンジニアのダニエル・オーチャード氏がNHP社の自動化アプリケーションエンジニアであるデビッド・ケニー氏とポール・ジョーンズ氏のサポートの下で適切なハードウェアを選びました。

このプロジェクトでは、必要なパラメータがNHP社のモーション専門家に伝えられましたが、それを設定するには特殊な速度制御と位置制御が必要でした。

「NHP社の計算ソフトウェアで指定通りのギア比とサーボ、ドライブが得られ、非常に望ましい結果となりました」と、オーチャード氏は語ります。

スペースを最適化するため、これをもとにAllen-Bradley® Kinetix® 5500サーボドライブに適切なアクセサリを加えたものが実装されました。

最終的に長さ調整裁断システムができあがりましたが、その標準およびモーションコントローラとして指定されたのが周辺機器のゲートウェイそして監視制御システムとして機能するAllen-BradleyのCompactLogix™でした。このコントローラには開発環境ごとに共通の制御エンジンを提供し拡張可能であるという大きな特長があります。

ロックウェル・オートメーションのモーションコントロールとドライブ製品のラインナップは、スペースを最適化する一方で高度なモーションコントロールを提供します。

シームレスな統合

加工対象物の形状はCAD/CAMソフトウェア内で設計します。これを直接同化プログラムに入力すると、ハンドリング位置と裁断位置が算出されます。

「ロックウェル・オートメーションのDrives and Motion Acceleratorツールキットのおかげでシステムのモーションコンポーネントのプログラミングがとても簡単にできました」と、NHP社の機械装置メーカ(OEM)のアプリケーションエンジニアであるアナトリ・クラッセン氏は説明します。

ツールキットはモジュール式フォーマットとなっているため、コンポーネントの選択や図面作成からコードの書込みやHMI画面のレイアウト、立上げまで、作業が大幅に簡略化され、統合と立上げがシームレスに行なわれました。

また、Allen-Bradley PowerFlex® 753のおかげでCompactLogixコントローラへのプレミア統合が実現し裁断機の要件を満たすことができました。

「安全にワークセルに入るためには、指示に応じてブレードがすぐに停止する必要があったのですが、

Allen-Bradleyのドライブが使用されていたことで適切なブレーキレジスタ選びが簡単にできました」と、クラッセン氏は語ります。

これをサポートするため、NHP社はブレーキレジスタのキャビネットを設計しました。

また、電気部品へのアクセスは制限しながら製品を適切なIP定格に保ち空気圧に簡単にアクセスできるよう、クランプドア内部のフィンガーセーフエンクロージャのプロトタイプ製作もサポートしました。

「TPS社は過去にDrives and Motion Acceleratorツールキットを使われていましたので、当社のVSDとモーション製品には馴染みをお持ちでした。ですから当社は裁断システム統合の時間を最低限に抑えてCNCのソフトウェア開発にもっと時間をかけることができました」と、クラッセン氏は説明します。

プロジェクトで大きな課題となるのは、使う製品同士の通信と統合です。

このプロジェクトでは、5つの通信プロトコルを管理するというタスクがありました。それに対処するため、ロックウェル・オートメーションまたはEncompassパートナがそれ専用に設計したプロトコルコンバータが使用されました。

そのため、必要なデバイスをすべて統合し中央のCompactLogixコントローラと通信させるという作業が簡単にできました。

ソフトウェアと生産性ツールキットのおかげで上記のような価値が実現したわけですが、その価値をはっきり確認したTPS社はロックウェル・オートメーションのOEMプログラム開発者レベルに加入しました。ロックウェル・オートメーションのソフトウェアと能力開発ツールの活用を考えている企業にとり、OEMプログラム開発者レベルは理想的な第一歩です。

「OEMプログラムに加入いただくと、グローバルサポートやマーケティング機会、ソリューションおよびサービスなど加入企業様それぞれの事業目標に沿った利点が得られます。プログラムの目的は、エンドユーザの要件を満たす機械を低コストで設計、開発、納入いただくことです」と、ロックウェル・オートメーションのOEM営業部長であるマイケル・ヴラホスは語ります。

システム用にAllen-BradleyのCompactLogixで標準制御とモーションコントロールを統合。

世界初のソリューション

このプロジェクトで使われた高度な技術とエンジニアリングは有効なソリューションだっただけでなく、製造の柔軟性を向上させました。またクライアントのサイクルタイムとコストを削減させる力も備えています。

TPS社はソリューションおよびサービスサポートを受けながら質の高い自動化およびモーションコントロール製品を用いて、わずか11か月でフル機能フル稼働のロボット式CNC機械加工システムをお客様に納入することができました。

「複数の通信プロトコルをサポートし変換ゲートウェイを実装できたことがプロジェクト成功の決め手となりました。今後もNHP社を利用させていただくのはその点を任せられるからです」と、オーチャード氏は語ります。

そして、「非常に複雑なプロジェクトでかなり努力したものの、設計段階では残念ながら簡略化に至りませんでした。

ところがNHP社がステップごとにあれこれとソリューションを出して試したり経験を駆使して、複雑なデバイスの構成をサポートしてくださったのです」と、続けます。

「自動化ソリューションで機械加工の範囲と限界が広がったとともにアイドリング機構の高速化と3D機械加工機能が実現しました。TPS社は見事な機械を製作されました。そのお手伝いをできたことを誇りに思います」と、クラッセン氏は語ります。

Allen-Bradley、CompactLogix、Kinetix、PowerFlex、およびRockwell Softwareは、Rockwell Automation, Inc.の商標です。Rockwell Automationに属していない商標は、それぞれの企業に所有されています。

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ロックウェル・オートメーションならびに当社パートナの仕事は優れた知識を通じて、自動化の設計と導入をお手伝いしその投資がいかされるようサポートすることです。

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