背景

今日、トラス製造工程を自動化するさまざまな機器が利用できる。最終段階では、自動治具テーブルを使用して、プレカットされたトラス部材を最終製品に組み立てることができます。これらのテーブルでは、組み立て担当者が固定プレートを取り付けている間、コンピューター化されたトラス設計に基づいてトラス部材を所定の位置に固定するために、ネジ駆動式のパックを使用します。

このようなジギング・テーブル・システムは、建設される特定のトラスに応じてサイズが異なる。このような拡張性のニーズに対応するため、システムは4つのサーボ駆動パックと専用の制御キャビネットを含むテーブル・モジュールから構築される。

オペレーターは、コンピューター端末からトラスの位置を選択・操作し、準備ができたらボタンを押すだけで、システムの自動パックを所定の位置に送り込むことができる。オペレーターは、システム全体を小さなグループに分割して、複数のトラスを並行して建設することもできます。

トラスが配置され、ファスナーが取り付けられると、オペレーターが移動式プレスをトラスの上に走らせ、ファスナーを所定の位置に固定します。空気圧リフトは各テーブルの間に設置されており、トラスが完成すると、オペレーターが移動式プレスから適切なリフトを作動させ、トラスをパックから持ち上げてテーブルから外します。

課題

このプロジェクトには、拡張性の向上、機能の追加、コストの削減など、いくつかの課題がありました。具体的な要件は以下の通り：

既存設備からの転換

  • AC誘導モーター
  • 可変周波数ドライブ
  • PLC制御
  • プロフィバス・ネットワーキング

ランタイムルーチン
各軸は、以下のモーションルーチンを実行できなければならない：

  • トラスポジションへ移動
  • トラスの位置からクランプを外す
  • ハードストップ・ホーミング
  • オフセット校正
  • 正転/逆転ジョグ（コントローラ・コマンドまたはテーブルのコントロール・キャビネットのジョグ・スイッチによる）

その他の特徴

  • グループコマンドと個別コマンド：システムの軸数に関係なく、制御システムは複数の軸を同時に指令できなければなりません。
  • グループの再割り当て：制御システムは、軸のグループ分けをその場で変更できなければならない。
  • 接続性：制御システムには、4～100軸をネットワーク化し、最小限のソフトウェア開発でシステムのPCハードウェアとインターフェースできる、堅牢な通信プロトコルが必要です。
  • I/Oの割り当て：クリティカルなシステムI/O（E-ストップ/リセット）およびリフトアウトI/Oは、制御システムによって認識されなければなりません。
  • 診断：オペレータがトラブルシューティングを実施できるように、詳細な診断情報を利用できなければならない。
  • エラー処理：ダウンタイムを減らすためには、堅牢なエラーハンドリングが必要である。
  • 自動構成：新しいドライブや交換用ドライブが設置された場合、制御システムは新しいノードを自動的にコミッショニングする必要があります。

ソリューション

最大100個のサーボ軸を搭載できるmotion control ・システムのネットワーク化と制御には、Elmo マエストロが選ばれた。Maestroは、イーサネット・ネットワークとCANopen間のゲートウェイであり、ネットワークの監視と制御機能も提供します。Maestroは、ソフトウェアを大幅に開発することなく、オペレータのコンピュータとモーションシステム間の接続を提供することができました。

Elmo ハーモニカ・インテリジェント・サーボ・ドライブは、レゾルバ・ベース・ブラシレス・サーボ・モーターの各軸にパワーと位置制御機能を提供します。ハーモニカのプログラマビリティにより、必要なモーションルーチン（位置決め、原点復帰、ジョグなど）のすべてを、各軸に常駐する関数として提供することができます。このアプリケーションでは、オペレータはGUI（グラフィカル・ユーザー・インターフェイス）からモーション・ルーチンを呼び出すことができる。また、テーブルのコントロール・キャビネットにはトグル・スイッチがあり、オペレータが手動でパックを所定の位置にジョグできるようになっている。

Elmo 独自の機能は、ドライブを1つのノードとして、またはより大きなグループの一部としてアドレス指定できることです。このアプリケーションでは、テーブルシステムで製造されるトラスの種類とサイズによって、軸をどのようにグループ化するかが決まります。これにより、（最大）100軸のグループを1つのCANopenメッセージで指令できるようになり、不要なバスのトラフィックと待ち時間がなくなります。このグループコマンドモードとHarmonicasのプログラムされたルーチンを組み合わせることで、オペレーターは、ドライブグループ全体を同時に移動、ジョグ、原点復帰することができます。

ユーザーは、マエストロの内蔵機能とマエストロ上のアプリケーション固有のプログラムを組み合わせて、これらのグループを定義し、管理することができる。各グループに含まれる特定の軸を定義することは、その場で行うことができ、顧客はテーブルシステムを簡単に小さなグループに分割することができる。

 

ダウンタイムの削減

マエストロとハーモニカの両方には、致命的なソフトウェア障害を排除するために、堅牢なエラー処理ルーチンがプログラムされています。モーションシステムの障害が発生した場合、MaestroとHarmonicasは、障害の原因のトラブルシューティングを支援するために、徹底した診断情報を提供します。Maestroは、説明的で平易な英語のエラーメッセージを提供し、GUI（グラフィカル・ユーザー・インターフェイス）に直接表示したり、ファイルに記録することができます。万が一、ドライブの交換が必要な故障が発生した場合、新しいドライブを取り付けると自動的に設定されるように制御システムが実装されています。手動設定は不要です。

迅速な実施

インテリジェントな分散制御はこのアプリケーションに最適で、以前の中央制御システムの複雑な配線を大幅に削減しました。先に述べたように、各4軸テーブルにはそれぞれ制御キャビネットがあります。モーター、電源、フィードバックのケーブルは非常に短く、ハーモニカに直接接続されています。各ドライブをCANopenネットワークに接続するために必要なのは、市販のシールド付きCAT5Eケーブルだけです。

Elmo技術により、ドライブ設定とプログラムをポータブル・アプリケーション・ファイルとして保存することができます。このアプリケーションの各軸は、モータ/チューニングパラメータと必要なモーションルーチンの点で同一であるため、同じファイルがすべての軸に使用されます。

Maestro API（アプリケーション・プログラミング・インターフェース）は、ネットワーク接続されたすべてのドライブに完全なアプリケーションファイルをダウンロードする機能を提供します。開発中、この機能はシステムのすべてのハーモニカの設定とアップデートを一度に行うために使用されました。この機能により、顧客はボタン1つでドライブシステム全体を更新することもできます！

Elmoモーション・ソリューションが導入された最初のシステムでは、配線とソフトウェアのセットアップが簡素化されたため、電源を入れてから1時間以内にシステムを動かすことができました！