讓生產過程更加靈活、高速和高效 — 這是專營門窗加工的法國制造商 Bieber 公司的最大目標。為此，他們委托 Koch Maschinenfabrik 公司建造了一座新的生產工廠，他們在復雜性和靈活性方面設立了新的標準。在大量技術和投資基礎上，這一目標通過使用 Beckhoff 基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術實現了，同時這項真正的技術革新也給Bieber 木窗帶來了更強勁的市場優勢。

Gerhard Koch Maschinenfabrik GmbH& Co. KG 總部位于德國萊奧波爾茨赫黑，公司憑借其擁有的 50 多年的豐富行業經驗，成為全球一流的家具、門和木窗加工機械供應商。該機械制造商主要經營各種鋸床、銑床和鉆床，特別是各種噴膠機和鏜床。總部位于瓦爾當巴克的阿爾薩斯鎮門窗制造商 Bieber SA 急需用一個新的生產系統對他們的生產設施進行現代化改造，Koch 公司全面的技術知識是吸引他們的關鍵所在。
質量和靈活性是關鍵要求
      Koch 對新的 CNC 加工中心 Winline-6 的主要要求是提高產品質量以及靈活性，哪怕生產定制數量僅為 1，這兩方面都是在木門窗市場取得成功的關鍵因素。公司甚至滿足專業小客戶小批量生產或者生產單件定制產品的高要求。
      其結果是造就了一臺非標準的,獨特且模塊化的木材加工設備，而且只需要兩個操作人員。這臺設備可以加工所有木窗部件，甚至完整的窗體 — 鋁木復合窗，— 進一步為窗體噴涂做準備。Bieber 的新生產工廠基于成熟的模塊化 Koch 系統，它是為滿足門窗客戶的需求量身定制的，包括PC 控制系統軟件。
來自于倍福系統的完美加工中心
      機械制造商 Koch 完全自行開發了 Bieber 的生產設備。僅上游的刨床是由第三方提供的，但是這臺設備也根據 Koch 要求用倍福 TwinCAT 系統進行了自動化改造，然后無縫集成到生產系統中。Koch 的 Winline-6設備由 5 個模塊構成：中間部件存儲模塊、以 U 形配置排列的三個加工模塊 — Winline-600、Windoor-LU 和 Winline-6000 —以及位于中間位置的梭動換刀系統。

Koch 使用 EtherCAT 和 TwinCAT NC I 軟件在每個機器模塊內傳輸和處理控制數據。這是滿足在 Winline-600 加工模塊中由伺服控制且獨立運行的張緊千斤頂的軸同步高要求的前提條件。Koch 公司軟件開發經理 Oliver Bexte 解釋說道：“這兩個 Winline-600 加工段的每段最多可以包含 6 個獨立的部件，即在一定的時間內總共 12 個部分。高加工性能和短周期時間需要超高速控制技術。因此，我們用 NC 能夠達到 2 毫秒的速度和精度處理任務，凸輪盤軸的精度甚至可以達到 1 毫秒。多年的跟蹤記錄證明，Koch 在其所有 NC 控制的機器上使用的都是 Beckhoff 自動化技術。
      不同的機器單元通過實時以太網交換上位數據。的通訊主控計算機用于計算和分配生產數據、部件跟蹤和刀具管理—所有通訊通過TwinCAT ADS 實現。
       工廠的高度復雜性在自動化系統的關鍵數據中映射。Beckhoff 控制柜式工業 PC C6140 配備有 RAID 系統，用作所有設備單元中的控制計Koch 公司的換刀系統最大限度地節省了加工時間，因為板式換刀機構可以通過預讀功能給后續的加工步驟提供刀具，從而消除了等待時間。

算機和主控計算機。它們通過 Beckhoff 專門定制的帶按鈕擴展件的觸摸面板控制。包括上游的刨床在內，總共必須控制 102 根伺服軸。此外，EtherCAT 系統有 1804 個數字量輸入和 1516 個數字量輸出，大量的模擬量 I/O 和用于實現啟動鎖,全局急停以及多個其它端子的TwinSAFE 端子模塊 如用于連接 RS232 設備的 EL6001。
5 個生產加工設備單元
      Bieber 生產工廠的第一個設備單元是帶窗架傳送的中間部件存儲部件，工廠可以從這里自動供應最長為 6 米的木梁形式的原材料。為了最大限度地減少浪費，原料供應根據整個訂單組織，而不是根據單根橫木。一個訂單最多可包含 196 個部件，由中間存儲機構以逐幀的方式分配這些部件。復雜的工藝通過 4 臺 AX51xx 系列伺服驅動器、 4個 EtherCAT 耦合器 EK1100、28 個數字量輸入端子模塊 EL1004 和 37 個數字量輸出端子模塊 EL2004，再加上防護等級為 IP 67 的 EtherCAT 端子盒 EP1008、EP2008 和 EP2028 總共 30 個 I/O 控制。
      下游的 Winline-600 設備單元有 3 個加工站，這樣最多可以同時單獨加工 6 個工件，它們通過設備在兩個輸送段上傳輸。加工步驟包括廢木材鋸切、榫接合處的水平鉆削、安裝孔和角部鉸鏈鉆削、扣板安裝以及側面輪廓銑削。設備單元使用了 13 個 AX51xx 和 11 個 AX52xx 系列伺服驅動器、12 個 EtherCAT 耦合器 EK1100、106 個數字量輸入端子模塊 EL1004 和 127 個數字量輸出端子模塊 EL2004 控制和監測。

第三個 Windoor-LU 設備單元是針對與長度無關的鉆削和鏜削的加工單元。2 個 AX51xx 和 AX52xx 伺服驅動器、4 個 EtherCAT 耦合器 EK1100、39個 EtherCAT 端子模塊 EL1004 和 43 個 EtherCAT 端子模塊 EL2004 確保了工件的精確定位，從而保證了精確的鉆削和鏜削。由 Koch 針對正確涂膠開發的免維護型監控系統確保在裝暗榫時能夠有很高的加工質量。
      最后一個加工設備單元是一個 Winline-6000 ，在這里，縱向畫出工件剖面；先內側，后外側。視刀具分配方式而定，每面最多使用 4 個加工電機。最大的特點是所有 4 個電機可以根據需要飛速沉入和浮現，由于 TwinCAT 凸輪盤相互獨立且極具動態性，因此模式的切換非常平穩和快速，無需停止主軸運動。設備單元的控制系統由 20 個 AX51xx系列伺服驅動器、14 個 AX52xx 系列伺服驅動器、4 個EtherCAT 耦合器 EK1100 、238 個 EtherCAT 端子模塊 EL1004 和 152 個 EtherCAT 端子模塊 EL2004 構成。
      第五個設備單元，即換刀系統，位于 Winline-600 和 Winline-6000 加工單元的中間。它通過一個梭子為加工單元提供 10 個板式換刀機構和下一加工步驟所需的刀具，通過基于預讀功能的主控計算機控制。這樣可以消除故障停機時間，進一步節省加工時間。這一設備單元里使用的部件包括 23 個 AX5xxx 系列伺服驅動器。
優化實現客戶需求
      市場上客戶對高品質木窗的要求是衡量新生產設備的標尺。Bieber 公司總經理 Philippe Beyer 說道：“我們覆蓋了從標準木窗到單個產品的所有范圍。我們以高質量聞名全球，特別是在重要的美國市場中，其中，例如，比爾蓋茨就是我們的客戶之一。因此，我們的主要目標就是提升我們的靈活性和生產效率，提高我們的產品質量，這也是為什么我們要從 Koch 尋求新型創新設備的原因。同時，也感謝 Koch 設備，讓我們的產品也經歷了一次技術革新。”Bieber 公司設備設計師Yves Kuhl 接著說道：“短生產時間帶來的高需求通過高性能和高定位速度的設備得到很好的滿足。平均來說，我們實現了每分鐘兩個工件的吞吐量，因此每個班次可以產出約 800 個窗部件。除此之外，Koch設備還具備很多創新的功能，比如模式切換，這是我們以前使用的單個系統所無法實現的。最重要的是，最終產品是一件具有所有所需的孔和暗榫的成品。”
      Beckhoff 基于 PC 的控制技術在 Biber 的日常應用中已久經驗證，是一項非常成熟的技術，正如 Koch 公司門窗生產設備主設計師 Ralf Steube所述：“我們設備中的兩臺是使用 Beckhoff 技術控制的，已經安裝在 Bieber 超過十年了，現在仍能夠非常穩定地運行。因此，由 PLC 控制的設備已經是很久以前的事了。有了新的設備，全面的 PC 控制專技術再次給 Bieber 帶來很多優勢。”Koch 公司軟件專家 OliverBexte補充說道：“Bieber 有約 80% 的生產使用的都是我們的新設備。 因此，系統出現故障時能否快速進行響應非常關鍵。這也是我們自始至終使用 Beckhoff 控制技術的原因之一。系統中到處用的都是相同的 PC、EtherCAT 耦合器和 I/O，因此，一旦有部件出現故障，就可以輕松快速地更換，大部分時候，根本無需打電話叫維修技術人員來現場。”Philippe Beyer 還看到了另一個好處：“PC 技術還簡化了與 ERP層的通訊。ERP 系統中的所有生產數據直接傳輸給 Koch 的主控計算機，即設備優化集成在了我們的公司網絡中。未來的一年內，我們將重建我們的生產 EDP，由于新的設備優化了工藝和物料流，它也將變得簡單的多。”