Nezařazené | 6. 6. 2017

Chytré upínání a inteligentní propojení výroby

EMO Hannover 2017 – tématem veletrhu je úloha upínací techniky

Potenciál upínací techniky v optimalizovaných výrobních procesech bude na veletrhu EMO Hannover 2017 představen ze všech úhlů pohledu. Zcela nové možnosti otevírají v této oblasti aditivní postupy. Inteligentní upínací prostředky budou hrát v digitálně propojené výrobě ústřední úlohu.

Bernt Ritz, vedoucí odboru technika, normalizace a upínací prostředky v odborném svazu přesných nástrojů VDMA, zná branži a ví, co se v ní děje. Trendy, na které musí aktuálně reagovat výrobci upínací techniky, popisuje takto:

  • stále častější obrábění kombinovaných materiálů, lehkých dílů, tenkostěnných dílů a miniaturizace konstrukčních skupin,
  • individualizace obrobků a následně menší výrobní dávky,
  • větší přesnost kruhovitosti a vyšší kvalita vyvažování upínaných nástrojů,
  • plně automatizované výrobní procesy a spolehlivá kontrola procesů,
  • robotizace zakládání dílů,
  • propojení a jednoznačná identifikace součástí upínací techniky,
  • implementace senzoriky pro sběr a přenos dat,
  • online konfigurátory pro upínací součásti.

Tyto trendy tvoří rámec, ve kterém se odehrávají před veletrhem EMO Hannover 2017 inovační snahy v branži. Dosah inovací vystavujících firem tento rámec dokonce přesahuje.

Potenciál propojené upínací techniky

Například Jürgen Förster, jednatel a ředitel odbytu ve společnosti AMF Andreas Maier GmbH & Co. KG, se sídlem ve Fellbachu, říká: „Zákazníci už z velké části pochopili význam a potenciál upínací techniky v optimalizovaných výrobních procesech. Jestliže byl dříve kladen důraz například na rychlejší obráběcí stroje nebo delší životnost řezných materiálů, má dnes upínací technika minimálně stejný význam.“

Velkou úlohu přitom samozřejmě hraje automatizace. Různé možnosti sběru dat a následně plynulá komunikace s obráběcím strojem dnes patří ke standardu. J. Förster, zástupce firmy nabízející kompletní systémy upínacích médií, říká: „Vidíme silný trend v kombinaci upínacích metod. Základem je často upínací technika s nulovým bodem, která je doplněna hydraulickými, magnetickými nebo pneumatickými systémy, které tvoří flexibilní stavebnicový systém.“ Souvislé propojení a komunikace upínacích prostředků s obráběcím strojem jsou rozhodujícími faktory optimalizovaného řešení výroby se zřetelem k průmyslu 4.0 a k příslušným komponentům. Úkolem výrobců upínacích prostředků je podle ředitele odbytu společnosti „plánování se zřetelem ke stávajícímu stavu výroby u zákazníka a tomu odpovídající optimalizace výrobních procesů“.

Podle zkušenosti společnosti nemá „při včasném zapojení pracovníků jejich kreativita a ochota optimalizovat téměř hranice“. Společně s výrobcem tak bylo například vyvinuto řešení v oblasti medicínské techniky, „u kterého výsledek dokonce předčil očekávání“. Firma AMF vybavila upínací moduly s nulovým bodem kontrolními senzory, které zajišťují bezpečné automatizované výrobní procesy s robotizovaným zakládáním. „Těšíme se na letošní veletrh EMO v Hannoveru,“ říká J. Förster, „představíme zde naše výsledky a naše know -how v nejrůznějších oblastech upínací techniky. Dalším stěžejním tématem budou ‚nenákladná automatizační řešení pro stávající obráběcí stroje‘. Základní myšlenkou je low -cost -automation, včetně zakládání, uchopování, ukládání, upínání a značení.“

Volba vhodného upínacího prostředku

„Vzhledem k aktuálně používaným obráběcích nástrojům,“ říká Rolf Ehrler, produktový manažer pro oblast upínacích prostředků a frézovacích nástrojů ve společnosti Gühring KG se sídlem v Albstadtu, „jsou upínací prostředky stále specifičtější. To znamená, že společně s vývojem přesných nástrojů probíhá diverzifikace upínacích prostředků, které se vzájemně podmiňují.“ Úlohu „chytrých upínacích prostředků“ v digitálně propojené výrobě posuzuje spíše skepticky: „Chytré upínání (inteligentní upínání s využitím senzorů) se nachází ve stadiu výzkumu. Vzhledem k chybějícímu propojení ho však zatím nelze nasadit plošně.“ R. Ehler obhajuje naproti tomu „optimálně dimenzované a vybrané upínací prostředky“, se kterými lze obráběcí nástroje „podstatně lépe využívat, zvyšovat jejich výkonnost a životnost“. Na veletrhu EMO Hannover 2017 bude nainstalován „Future Display, na kterém budou uváděny prezentace věnované Smart Factory. Budou tu mimo jiné představeny upínací prostředky, při jejichž výrobě se využívá Additive Manufacturing neboli aditivní výrobní metoda“.

Extrémně štíhlá sklíčidla díky aditivní výrobě

Upínací technika bude hrát v digitálně propojené výrobě ústřední úlohu. Optimální proces často vyžaduje, aby byla poloha břitu k obráběné ploše dílu blíž, než to dosavadní technika umožňovala. K tomu jsou nutná sklíčidla, která jsou extrémně štíhlá a přitom neztrácejí na výkonnosti. Tento požadavek splňují mimo jiné hydrorozpínací upínače se štíhlou konturou společnosti Mapal Dr. Kress KG se sídlem v Aalenu. Tyto upínače umožňují využívat hydrorozpínací techniku tam, kde se dosud využívaly jen smršťovací upínače. Tyto možnosti vznikly díky aditivní výrobě – na základní těleso upínače vyrobené konvenčním způsobem se metodou selektivního tavení laserem nanášejí funkční části.

Vzhledem k tomu, že je podíl suchého obrábění ve výrobních procesech stále větší, má termostabilita upínačů zásadní význam i z hlediska životního prostředí. Díky aditivní výrobě odpadá problematika teplotně kritických míst pájených spojů mezi upínací vložkou a základním tělesem. Přitom se mohou sklíčidla využívat při provozních teplotách až do 170 °C, aniž by došlo k ohrožení bezpečného procesu. „Díky aditivní výrobě,“ shrnul Jochen Schmidt, produktový manažer pro oblast upínací techniky ve společnosti Mapal, „vznikají zcela nové koncepce upínací techniky, které pro zákazníka představují přidanou hodnotu ve věci bezpečnosti procesu a nákladů. Tuto technologii využíváme už dnes pro sériovou výrobu. Hranice možného tak byly a jsou stále nově definovány.“

Také Jochen Schmidt zastává názor, že masová produkce bude vyžadovat stále více sklíčidla, která lze využívat v inteligentních výrobních strukturách s vysokým stupněm automatizace: „Všechny systémové komponenty přitom musí být digitálně propojitelné.“ Sklíčidla, která upínají nástroje, jsou i u malých průměrů používána zpravidla jen pro přímé upnutí. „Pomocí aditivní výroby se nám daří,“ říká J. Schmidt, „přesně taková sklíčidla nabízet – hydrorozpínací upínače se štíhlou konturou pro přímé upnutí nástrojů od průměru 3 mm“.

Společnost Mapal se na veletrhu EMO Hannover 2017 zaměří mimo jiné na sklíčidla a jejich využití, a to na přímé upínání nástrojů malých průměrů pomocí hydrorozpínací upínací techniky, velmi štíhlá sklíčidla, ale také systémy nástrojů s kmity nízkých frekvencí.

Stavebnicové systémy pro flexibilní aplikace

„Současný trend směřuje k vysoce kompatibilním stavebnicovým upínacím systémům, které umožňují řešit každé zadání inteligentně a hospodárně a současně zajišťují vysokou průchodnost mezi jednotlivými zařízeními,“ konstatoval Markus Michelberger, vedoucí odbytu upínací techniky ve společnosti Heinz -Dieter Schunk GmbH & Co. Spanntechnik KG se sídlem v Mengenu. Faktory jako automatizace, flexibilizace a digitalizace budou do budoucna rozhodujícími kritérii úspěšné výroby: „Pomocí senzorů budou upínací prostředky už brzo schopné plynule kontrolovat upínací sílu. Když se upínací síla zmenší, nastávají vibrace a rozpínací parametry se automaticky přizpůsobí, čímž je zajištěn bezpečný proces a maximální efektivita.“ Na veletrhu EMO Hannover bude například k vidění v podobě technologické studie inteligentní systém „Magnos Force Measuring System“, který umožňuje u řešení magnetického upínání nepřetržitě měřit upínací síly a příslušně přizpůsobovat procesová data. M. Michelberger mimo to říká: „S prvním elektronicky řízeným upínacím modulem s nulovým bodem na světě podporujeme trend vysoce digitálně propojených obráběcích strojů bez procesních kapalin.“

Komponenty vyráběné aditivní metodou budou podle jeho názoru i v nadcházejících letech postupně nabývat na významu: „Nejlepším příkladem jsou naše univerzální chapadla s velkou výkonovou hustotou, která mohou být částečně využívána na základě jejich vysoké uchopovací síly také jako upínací prostředky.“ Pomocí 3D -nástroje E -Grip k tvorbě designu bylo poprvé vyvinuto řešení pro výrobu prstů chapadel aditivní metodou. Nelicencovaný design -tool na bázi internetu zkracuje časovou náročnost individuálního návrhu prstů chapadel na pouhých 15 minut. Obdobně jako fotoslužba online konfiguruje obsluha prostřednictvím uploadu vlastního souboru step nebo STL požadované prsty chapadel a údaje o různých proměnných, jako jsou například typ chapadla, váha, poloha chapadla při montáži nebo délka prstů. Po ukončení objednacího procesu jsou prsty chapadel aditivně vyrobeny a během týdne dodány.

Výrobní systémy zítřka – takové je obecné krédo – budou plně propojené a průběžně budou mimo jiné i pomocí upínacích prostředků a uchopovacích systémů snímat jak vlastní stav, tak stav okolního prostředí. „Naším cílem je,“ prohlásil M. Michelberger, „využít exponovanou pozici našich modulů ‚closest-to-the-part‘ a do budoucna detailně kontrolovat každý procesový krok a průběžně zásobovat procesovými daty řízení zařízení i nadřazený systém ERP.“ K jednomu z vrcholů, které na veletrhu EMO Hannover představí společnost Schunk, patří také optimalizovaný stavebnicový systém pro přímé upnutí obrobku a program pro systém stacionárního upínání obrobku včetně upínacích prostředků s inteligentními elektronickými pohony.

Walter Frick, specializovaný novinář z Weikersheimu