PC- en EtherCAT-gestuurde onderdelen­sorteermachine met 100% inspectie

Dimac ontwerpt en ontwikkelt innovatieve oplossingen voor 100% inspectie van bevestigingsmiddelen en kleine metalen onderdelen. Het bedrijf gebruikt de EtherCAT en PC-gebaseerde besturing van Beckhoff als basis voor haar volgende generatie sorteermachines. Deze technologieën zullen de La Mille-conceptmachine – het duizendste project van Dimac – nog sneller, krachtiger en beter integreerbaar maken voor aanvullende systemen.

Dimac srl, gevestigd in Tortona (Italië), stelt dat het een van de weinige bedrijven wereldwijd is dat gespecialiseerd is in het vervaardigen van hogesnelheidsmachines voor 100% sortering en kwaliteitscontrole van kleine metalen onderdelen en bevestigingsmiddelen. “Snel betekent tot 1.200 onderdelen per minuut”, legt Guido Noce als algemeen directeur van Dimac uit. Met een exportaandeel van meer dan 70% en 1.000 geïnstalleerde machines levert het bedrijf aan de belangrijkste Amerikaanse en Europese fabrikanten van bevestigingsmiddelen, met de automobielsector als een van de belangrijkste markten. Naast schroeven, moeren en ringen worden Dimac-machines ingezet voor de inspectie van een breed scala aan componenten, variërend van motoren, airbags en andere elektromechanische componenten tot aan jeansknopen, microschroeven voor brillen en kettingschakels.

Hoge flexibiliteit en snelheid

De verscheidenheid aan onderdelen en hoeveelheden vereist een flexibele en krachtige automatiseringsoplossing voor de sorteer- en inspectiesystemen. Uiteindelijk bepaalt de besturingstechnologie de snelheid en betrouwbaarheid van de machines. Met het La Mille-concept startte Dimac een ambitieus project om de bestaande automatiseringsoplossing volledig opnieuw te ontwerpen, met als doel de prestaties en betrouwbaarheid verder te verbeteren.

“De betrouwbaarheid van onze machines is het resultaat van een concept gebaseerd op één enkel softwarepakket, dat voortdurend is bijgewerkt met varianten en nieuwe functies,” verklaart Guido.
In de loop der jaren hadden de vele uitbreidingen op de vorige oplossing geleid tot beperkingen in de werking en het beheer van de software. Na 25 jaar van overlappende softwarelagen was het tijd voor een nieuwe technologische stap.

“Toen we een marktanalyse uitvoerden onder automatiseringsleveranciers, ontdekten we dat PC-gebaseerde besturing van Beckhoff en EtherCAT het beste aansloten op onze behoeften,” aldus Enrico Ottaviano, technisch directeur bij Dimac. Guido vervolgt: “Met La Mille willen we de meest geavanceerde technologieën op de markt uitgebreid testen. Ons doel is een automatiseringsplatform te ontwikkelen dat de basis vormt voor de volgende generaties Dimac-machines.”

Prestaties en openheid waren doorslaggevend

“We kozen voor PC-gebaseerde besturing van Beckhoff en EtherCAT vanwege hun openheid en prestaties” benadrukt Enrico. Hij zocht een oplossing die geen specifieke topologie voorschrijft waarmee het bedrijf zich bindt aan één leverancier of een beperkte groep fabrikanten. Het open EtherCAT-protocol en de vele aanbieders van bijbehorende masters, apparaten, actuatoren en oplossingen voldeden aan deze eis. Bovendien moesten de cyclustijden en update-intervallen van de gedecentraliseerde randapparatuur aanzienlijk korter zijn dan voorheen. Met het oog op toekomstige ontwikkelingen is het doel om de cyclustijden van 10 ms te verlagen naar ongeveer 1 ms. Guido: “Al tijdens de eerste tests werd al duidelijk dat we de vereiste prestaties konden bereiken met het krachtige EtherCAT-protocol.”

Een ander belangrijk aspect was de mogelijkheid om gebruik te maken van open, gestandaardiseerde software en ontwikkelomgevingen zoals IEC 61131-3. “Wij kozen juist vanwege deze eigenschappen voor het Beckhoff TwinCAT-software­systeem,” voegt Enrico toe. Dimac gebruikt een CX5240 Embedded PC met een Intel Atom-processor met een kloksnelheid van 1,6 GHz (quad-core) als besturingseenheid; een andere industriële PC wordt momenteel gebruikt voor de beeldverwerkingstoepassing. In de eerste fase wilde het projectteam ervoor zorgen dat de beeldverwerking niet werd beïnvloed door externe factoren.

Meerwaarde voor eindgebruikers

Voor de eindgebruiker van de machine betekent het La Mille-besturingsconcept hogere sorteersnelheden en extra inspectiecriteria. Guido: “Onze oplossing verhoogt de productiviteit, het aantal stations en het aantal inspecties dat onze machine in de toekomst kan uitvoeren”. Bovendien maakt de openheid van EtherCAT de integratie van extra componenten mogelijk. Gebruikers profiteren ook van de aanzienlijk verbeterde gebruiksvriendelijkheid dankzij TwinCAT HMI, bijvoorbeeld voor diagnose en configuratie. Daarnaast integreert Dimac de beeldverwerkingssoftware in de visualisatie, waardoor alle machinefuncties op één Beckhoff Control Panel gecombineerd kunnen worden.

Inspectie tijdens de productie

De 100% inspectie en sortering van onderdelen vindt normaal gesproken pas plaats na de productie. Tijdens het productieproces zelf worden de belangrijkste parameters van een component nog steeds handmatig gemeten en steekproefsgewijs gecontroleerd in het laboratorium. Er is echter een groeiende belangstelling onder productiebedrijven om de gegevens van sorteermachines te integreren in de inspectieprocessen tijdens de productie en deze objectieve en betrouwbare data te gebruiken voor continue kwaliteitsverbetering en voorspellend onderhoud.

Dimac werkt al aan de integratie van cobots, lineaire assen en transportsystemen in het machineconcept om de klassieke inspecties, die operators uitvoeren met plugmaten en andere meetinstrumenten, te vervangen door geautomatiseerde steekproefcontroles. Guido: “Wij beschouwen PC-gebaseerde besturing en EtherCAT als sleuteltechnologieën voor deze toepassingen, die we eerder vaak niet konden realiseren vanwege de hoge ontwikkelingskosten.” PC-gebaseerde besturing biedt de noodzakelijke functies binnen één geïntegreerd systeem: besturing, beeldverwerking, motion control, veiligheid, mens-machine-interface (HMI), connectiviteit en interoperabiliteit.

Enrico en zijn team krijgen ondersteuning van het Beckhoff supportteam. “We zijn zeer tevreden over de technische ondersteuning, zowel wat betreft deskundigheid als responstijden. Het gebruik van EtherCAT en PC-gebaseerde besturing als automatiseringsarchitectuur zal de nieuwe generatie Dimac-machines naar een hoger niveau tillen op het gebied van prestaties, betrouwbaarheid en data-analysecapaciteit,” benadrukt hij.