開放且彈性，直搗關鍵核心
生產精密的大型零件並非易事不容易。那要如何才能以毫米級精確度大量生產出鐘錶產業用的齒輪與螺絲這種最微小的零件呢？瑞士公司Esco與Affolter便利用他們搭載TwinCAT CNC及來自Beckhoff之伺服驅動技術的CNC機器做到了。
在巴塞爾與日內瓦之間的鐘錶谷地區，幾個世紀以來已環繞著鐘錶產業及微機械裝置的超小精密零件發展出一個生態圈。機器製造商如位於科夫拉訥河畔吉尼維的Esco SA以及位於馬勒賴的Affolter Group SA便是這個生態圈很重要的一部分。其CNC機器過去負責製造極小的齒輪、螺絲、機軸與其他超高精密零件，可說是為瑞士鐘錶機芯最為人知的精確度打下重要的基礎。
Esco專長於負責中大量生產具高精確度且品質無可挑剔之零件的車床。除了主要的車削功能外，這些機台還提供其他加工功能。他們讓運用緊湊型機台生產複雜零件成為可能。
靜止零件與旋轉刀具
有別於傳統的自動車床，Esco機台有一個特有的運作原則：材料靜止，刀具旋轉。如此可讓機台不間斷的以自動化流程處理環形或條狀材料。「此外，工具靠近工件還提供了生產速度與表面品質等方面的優勢，」Esco業務經理Vincent Fankhauser說道。精確度與短加工時間的基礎來自於能旋轉達12,000 rpm的主軸。
Esco從2020年採用Beckhoff的TwinCAT 3開始便一直仰賴PC-based系統對其機器的自動化進行控制。「來自我們前一個供應商的控制與驅動技術已達到生命週期尾聲，而我們需要能保障未來，可以輕鬆針對我們不同系列產品進行設定的CNC技術，」Vincent Fankhauser說道。
此時便是輪到Beckhoff解決方案供應商Affolter表現的時候了。該公司本身有製造滾齒機，並作為承包商以約350部機台為鐘錶與其他產業生產複雜的零件。常務董事Vincent Affolter：「我們一直以自身的控制解決方案為傲，我們為自己的機器開發了這些解決方案，並用來生產電子零件。」 開控制系統的核心是一個FPGA，能在數毫秒內同時計算所有軸的設定點。但當電子零件無法取得時，Affolter便無法維持其控制系統，更不用說要進一步開發及整合其他功能如IT連線功能等。對Affolter而言幸運的是，PC技術的性能成長快速。
從FPGA變成開放控制平台
「在2016年分析可能的控制系統供應商時，我們很快便在Beckhoff找到我們想要的，並開始測試PC-based控制技術，」Vincent Affolter說道。他其中一個首要目標便是要保有內部創新的彈性，而公司又不用再自行開發硬體。「這全靠Beckhoff的開放式控制平台來達成，」瑞士Beckhoff的業務Philippe Abt補充道。PC-based控制與TwinCAT CNC如今已成為Vincent Affolter用於本身CNC機台的基礎控制平台，並供應給機台製造商如Beckhoff解決方案供應商Esco。
在針對Esco機台導入CNC解決方案時，PC-based控制的彈性就變得很顯著：在處理CNC作業時，由於需要的機台週期，因此完全沒有時間可以浪費。「因為TwinCAT CNC採用模組化系統架構，因此可以適當設定達到Esco所要求的短週期時間，」Philippe Abt回憶道。為減少作業的運算時間，將所有用不到的功能都移除掉了。「對我們而言重要的是，能從一開始便持續獲得支援，並與Beckhoff一同找到並置了解決方案。這並非理所當然的事，」Vincent Affolter說道。不同CNC機台，相同控制核心：Affolter在自己的加工中心以Beckhoff的PC-based控制系統將三個高速主軸同步。
適合所有系列的PC-based控制
以TwinCAT 3與C6920控制機櫃工業PC為基礎的聯合調適控制概念適用所有Esco機台系列，並成為長期與將所有CNC機台移轉成PC-based控制基礎。從2020年起，SEsco總共已交付了約150部搭載TwinCAT CNC控制，採用各種配置的機台。正如Vincent Fankhauser說道：「我們如今已更有彈性，而且能從整個產品組合將我們所需要剛好的運算能力與驅動配置包含安全性整合起來。」 以Escomatic D6 Twin為例，共有十二個伺服軸要控制並有三個CNC通道要計算。
驅動技術（AX5000伺服驅動器與AM8000伺服馬達）中的單一電纜技術（OCT），由於只有一條更細的馬達電纜需要布線，所以省下了機櫃與機台中的空間。回授系統中訊號干擾的問題也因切換成OCT而獲得解決。
Affolter與Esco目前正在整合刀具監控及生產線品質控制。未來的計畫也包括要透過umati（通用機械技術介面）與OPC UA將其CNC機台連線至MES與ERP系統。有了PC-based控制作為開放且模組化的控制系統，這一定可以成功。