Achtergrond
Na high-end gaat HGG ook low-end snijmarkt bedienen
2 februari 2009
HGG Profiling Equipment ontwikkelde de afgelopen jaren zijn eerste machine die seriematig in productie gaat. Het bedrijf uit Wieringerwerf zette daarvoor een nieuwe machinearchitectuur op en koos voor een geheel digitale aandrijfloop. Het kocht drives en motoren van Control Techniques. De motion-controllers kwamen van Sigmatek. Sigma Control, leverancier van Sigmatek, sprong bij in de softwareontwikkeling. Het resultaat is een instapmodel snijmachine die HGG kan laten assembleren op de Filippijnen.
Jack Kistemaker, technisch directeur van HGG Profiling Equipment, wijst op de trap in het bedrijfspand in Wieringerwerf. Die bestaat uit ovale stalen buizen, gesneden op machines van het bedrijf zelf. De hele HGG-vestiging is een visitekaartje. Het gebouw zelf ontleent zijn stevigheid deels aan een externe staalconstructie, ook weer gesneden op HGG’s machines.
HGG levert het high-end snijgereedschap voor windmolens, offshoreplatforms en olietankers. In dat laatste segment is het zelfs wereldmarktleider. Nieuwe kansen ziet het bedrijf ook, in goedkopere snijmachines voor staalbouw en de procesindustrie. ‘Het buizenwerk voor informatiesystemen naast en boven de snelweg snijden ze al met onze machines’, zegt Kistemaker. ‘Maar ook de constructiemarkt heeft een groot potentieel. Bedrijven met honderd tot tweehonderd medewerkers zeggen ons dat ze nog veel met de hand doen. Als ze onze snijtechnologie gaan gebruiken om pijpen te snijden, dan zal de snijmarkt voor gebouwen, trappen en dat soort werk zich openen.’
De nieuwe Procutter (PC600) ontwikkelde HGG voor wat je de low-end markt voor snijmachines zou kunnen noemen. Het prijskaartje van tussen de honderd- en tweehonderdduizend euro is in ieder geval veel lager dan van de speciaalmachines voor boorplatforms en schepen. Die doen vaak boven de miljoen euro. Om de techniek prijstechnisch haalbaar te maken, werd de Procutter vanaf de basis op de tekentafel gelegd.
De machine, die geschikt is voor zowel gas- als plasmasnijden, bestaat grofweg uit drie delen. Twee wagens ondersteunen de te snijden buis. Deze worden met de hand in de juiste positie gezet. De buis zit verankerd in een klauwplaat, die ook voor de draaibeweging zorgt. Een trolley met de snijkop beweegt zich langs de pijp.
Twee servomotoren in de trolley bewegen de snijkop. Ze zorgen er met een slim mechanisme voor dat de kop in de breedte over de pijp kan bewegen en tevens onder een hoek kan snijden met behulp van een kiepbeweging (zie illustratie). De uitdaging in de aandrijving zit ’m in het goed afstemmen van de beweging van de twee servomotoren in het mechanisme van de lastoorts, de rijmotor (waarmee de trolley in de lengte van de buis beweegt) en de aandrijving waarmee de pijp roteert.
Lucien Kouwenhoven (Sigma Control), Jack Kistemaker (HGG) en Frank ten Velde (Control Techniques) bij de Procutter (van links naar rechts)
Monteur sturen
HGG had in een eerder machineontwerp kennisgemaakt met de SLM-technologie die Control Techniques op zijn motoren en servoregelaars toepast. Het machinebedrijf was daarvan erg gecharmeerd. SLM (Speed Loop Motor) is een bedrijfseigen digitaal bussysteem van Control Techniques. In dit concept is de elektronica voor de snelheidsregeling samen met een hogeresolutie-Sincos-encoder met 8,3 miljoen pulsen per omwenteling in de motor geïntegreerd. De motor kan over de tweedraads-SLM-bus direct communiceren met de servoregelaar en de motion-controller. De SLM-bus maakt het mogelijk om een groot aantal assen binnen 50 nanoseconden te synchroniseren. Door de hoge resolutie van de encoder is ook de terugkoppeling snel, waardoor het aandrijfsysteem snel beslissingen kan nemen aan de hand van de procesvariabelen.
Kistemaker: ‘We hebben verschillende bussystemen en prijzen naast elkaar gezet en we vonden de oplossing van Control Techniques duidelijk een hele stap vooruit. Ze leveren bovendien de Multiax, een servoregelaar waarmee we in één keer drie assen tegen een hele competitieve prijs konden aansturen. Ik zei: daar kunnen we wat mee.’
Toepassing van een bussysteem tot aan de motor is ook handig voor service, onderhoud en diagnostiek. ‘Via de SLM-technologie is zelfs het serienummer van de motor op te vragen’, zegt Frank ten Velde van Control Techniques. ‘Als een klant zijn motor vervangt, dan zie je dat in de logfiles.’
Kistemaker: ‘Zo kunnen we zien of klanten zaken aan de machine veranderen die niet binnen de garantie vallen. Daar wil je grip op hebben. Als we uiteindelijk een monteur sturen, dan willen we weten wie de rekening moet betalen. Dat is altijd een heel groot probleem. Wat valt er onder de garantie, wat niet? Klant zeggen wellicht dat ze niets hebben aangeraakt. Als er dan reden is voor twijfel, dan is het natuurlijk heel mooi dat je in de motor kunt kijken. Hebben ze er een andere motor aangehangen? Is bij het wisselen van de kabels alles netjes uitgezet of hebben ze de SLM-bus omgestoken met de spanning erop?’
Prijstechnisch ongunstiger
Voor de motion-controller moest HGG echter een andere leverancier zoeken. Control Techniques produceerde vroeger wel meerassige bewegingsbesturingen, maar maakte tien jaar geleden de strategische keuze om zich te richten op servoregelaars en motoren. Voor de toepassingen waar een decentrale, in de drive geïntegreerde motion-controller niet volstaat, heeft het nu een groot aantal partners, waaronder Delta Tau, Isac, Pantec, Schleicher, Sigmatek, TPA en Triomotion. Ten Velde: ‘Door zelf geen motion-controllers te maken, kunnen we ons op de drives concentreren. We bieden openheid en zo denken we meer drives te verkopen.’
Bij de zoektocht naar een motion-controller had HGG de eis dat de regeling ook met niet-SLM-motoren en andere encoders overweg kon. Intern gebruikte het bedrijf namelijk ook frequentieregelaars en kleine DC-motoren. Een keuze voor motion-controllers van Delta Tau lag voor de hand, omdat het dat merk al op machinelijnen inzette.
Machinebouwer HGG Profiling Equipment ontstond uit een loonsnijbedrijf. HGG is in Wieringerwerf nog steeds actief op dit vlak.
Probleem was dat het gebruikte type Delta Tau-controller alleen analoog met de servoregelaars van Control Techniques kon communiceren. Kistemaker wilde echter een stap maken naar een volledig digitale motion-controllus en kwam daarom in eerste instantie terecht bij Nyquist (het huidige Bosch Rexroth). De CT3000-besturing combineerde het pc-gebaseerde Nyce-motion-controlplatform met de SLM-technologie en daar was HGG’s technisch directeur van gecharmeerd. Kistemaker: ‘Dat was duur, maar het Nyce-platform was een mooie oplossing.’
De overname van Nyquist door Bosch Rexroth zette de planning bij HGG echter weer op zijn kop. Het werd duidelijk dat Bosch zich met de technologie van Nyquist meer op de chipmachinemarkt ging richten. Ten Velde van CT: ‘Bosch was voor ons ook een concurrent, want zij wilden natuurlijk liever hun eigen drives leveren, in plaats van samenwerken met een andere partij’. Kistemaker: ‘We hebben alles weer uit de kast gepakt en op een rijtje gezet. De hele prijsvergelijking, de mogelijkheden, de software die we moesten ontwikkelen. Toen kwam ook Sigmatek in beeld en kwamen we tot de conclusie dat we geen heel nieuwe ontwikkeling wilden opstarten met Bosch. We wilden ook niet met een partner in zee die Control Techniques eruit zou kunnen gooien, want we wisten alles van Control Techniques en helemaal niets van Bosch. Ook prijstechnisch was Bosch een stukje ongunstiger.’
Signaalvertaler in hardware
Door de overname van Nyquist ging Control Techniques op de Nederlandse markt nauw samenwerken met Sigmatek en Sigma Control, de leverancier van Sigmatek in de Benelux. Ten Velde: ‘Wij zagen dat Sigmatek heel ver was in motion, bijvoorbeeld door hun aanpak met een objectgeoriënteerde ontwikkelomgeving.’
Dit sprak ook Kistemaker aan. ‘Sigmatek heeft een ontwikkelomgeving met objectgeoriënteerde structuren met klassen enzovoorts. Dat is hoe softwareontwikkelaars tegenwoordig denken. Schoolverlaters denken niet meer in C-code. Van motion weten ze ook niet veel, maar objectgeoriënteerd denken kunnen ze wel. Als je ze dan wat theorie aanlevert, over hoe een PID-regelaar moet werken, dan kunnen ze daarmee vrij snel overweg. Op die manier konden we heel snel ontwikkelen, plus dat we met Sigma Control Nederlandstalige aanspreekpersonen hadden. Dat is een enorme pre, want ontwikkelaars zijn niet de meest communicatieve mensen. Als ze met Amerika moeten bellen, dan is het al snel ingewikkeld. Met Sigma Control konden we snel schakelen.’
De motion-controllers van Sigmatek zouden wel via open bussen met de drives van Control Techniques kunnen communiceren, maar voor optimale prestaties werd in overleg met HGG besloten om SLM-communicatie mogelijk te maken. Er werd een speciale module ontwikkeld waarmee de Sigmatek-controller op de SLM-bus kon worden gestoken. ‘We konden die interface met relatief weinig inspanning leveren’, zegt Lucien Kouwenhoven, directeur van Sigma Control. ‘Wij gaven hier de aftrap, maar Sigmatek werkt bijvoorbeeld in Italië ook heel nauw samen met CT. Daar gebruiken ze de SLM-module nu ook.’
Het hele traject om de communicatiemodule (de zogenaamde CSLM-kaart) te ontwikkelen, kostte zes weken. ‘We hebben iets van negenhonderd verschillende modules voor onze motion-controller’, zegt Kouwenhoven om de aard van dit soort verzoeken aan te geven. ‘Wij leveren voor 98 procent aan machinebouwers en die zijn innovatief. Elke dag wordt er wel een andere aansluiting bedacht. Ze willen dat specifieke meetkoppen of modules direct met onze motion-controller praten.’
De CSLM-kaart is een interfacemodule zonder intelligentie. Het is slechts een signaalvertaler die helemaal in hardware is vastgelegd. In dit geval leverde Control Techniques een FPGA (veldprogrammeerbare chip) aan met daarin de functionaliteit voor SLM-communicatie. Kouwenhoven: ‘De FPGA-chip komt op de module met nog wat aansluitingen en stekkers en dan ben je klaar. Het is op zich een heel eenvoudige module. Het grootste werk gaat zitten in de software voor de motion-controller om met de FPGA te praten.’ Deze software werd door Sigma Control in Barendrecht ontwikkeld. ‘In de motion-controller zit al onze kennis. Die hoefden we alleen te vertalen naar een interfacekaart.’