Témata
Reklama

Komplexní řešení vývojových úkolů pro průmyslové firmy

Vývoj a realizace speciálních strojních zařízení je komplexní úloha, která se rozpíná od prvních technických náčrtů přes konstrukci vhodného řešení, zajištění výroby dílců až po kompletní fyzickou realizaci. V celém procesu je nutno stále sledovat naplnění požadovaných technických parametrů a také celkové náklady, které mají vždy svůj limit.

Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (Research Center of Manufacturing Technology – RCMT), které je organizační složkou Ústavu výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze, nabízí firmám zakázkový vývoj a dodávky zařízení na klíč. Každý takový projekt má tři specifické etapy.

První etapou je předkonstrukční studie. Cílem této studie je ukázat zákazníkovi možné varianty řešení – technické i cenové. Na základě řešení studie obvykle dochází ke zpřesňování zadání úkolu ze strany zákazníka, protože se postupně odpovídá na otázky, které při prvním zadání nebyly zohledněny. Dobře provedená předkonstrukční studie tak umožňuje odhalit rizika realizace již v počátku řešení.

Druhou etapou je návrh konstrukce a tvorba výrobní dokumentace. Na základě předkonstrukční studie a jednoznačného zadání je proveden návrh finální podoby konstrukce, který zohledňuje technologické možnosti výroby. Návrh konstrukce, prováděný v CAD softwarech Solid Edge nebo NX, je doplněn návrhovými a kontrolními výpočty, např. pevnostními výpočty, topologickou a případně parametrickou optimalizací. Součástí řešení je i návrh fluidních systémů, pohonů, elektroinstalace, senzoriky, ovládání, automatického zpracování dat a výstupních protokolů a v neposlední řadě i designový návrh. Po dokončení návrhu je vytvořena výrobní dokumentace v podobě 2D výrobních výkresů, montážního návodu, elektroprojektu a analýzy rizik a návodu k obsluze.

Třetí a poslední etapou je realizace výroby a montáže. Výrobu dílců objednává RCMT v kooperaci u svých partnerů včetně tepelného zpracování a povrchových úprav. Po dodání vyráběných dílců i nakupovaných standardních komponent následuje strojní montáž jednotlivých skupin, zapojení elektroinstalace, fluidních systémů a oživení zařízení. Posledním krokem je finální předání zařízení do zkušebního provozu u zákazníka.

Na realizaci těchto komplexních úloh se v RCMT podílejí specialisté z několika odborných skupin (především skupiny konstrukce, výpočtů a mechatroniky). Za tři roky realizací zákaznických vývojových projektů na klíč bylo vytvořeno sedm unikátních zařízení v celkovém objemu dodávek 7,6 mil. Kč.

Reklama
Reklama
Reklama

Speciální testovací zařízení

Jedním z příkladů dodávky zařízení „na klíč“ byl vývoj, konstrukce a výroba zkušebního zařízení pro testování vysoce únosných kuličkových šroubů pro firmu Kuličkové šrouby Kuřim. Předmětem vývoje byl návrh zkušebního zařízení pro testování životnosti vysoce únosných kuličkových šroubů, kde je z hlediska statistické nejistoty nutné testovat několik reprezentantů shodných výrobků pro dostatečnou spolehlivost výsledků.

Již v počátku projektu byl kladen velký důraz na minimalizaci instalovaného příkonu, protože testování životnosti je časově náročné, a navíc je nutné testované šrouby dostatečně zatížit. Při návrhu zařízení byla stanovena maximální délka a průměr testovaného šroubu 2 000 mm, maximální axiální zatížení 500 kN, maximální otáčky 300 min-1 a rychlost jejich náběhu a další omezující parametry. Výstupními daty z testovacího zařízení je počet provedených cyklů, průběh hladiny vibrací na matici kuličkového šroubu a průběh teplot matic při působení požadovaného axiálního zatížení a rychlosti pohybu.

Výsledkem předkonstrukční studie byl návrh několika konstrukčních variant včetně odhadu nákladů na výrobu a energetickou náročnost provozu. Po představení výsledků předkonstrukční studie byl společně se zadavatelem vybrán vhodný koncept zařízení. Vybraný unikátní koncept umožňuje současně testování dvojice kuličkových šroubů, které jsou vzájemně předepnuty pro vyvození axiálního zatížení.

Obr. 1a, b, c Realizace testovacího zařízení

Ve druhé fázi projektu byla provedena optimalizace nosné struktury základního rámu a pohyblivého suportu včetně návrhu hydraulického obvodu a předepínacího mechanismu. Dále byla provedena tvorba výrobní dokumentace včetně analýzy rizik a návodu k obsluze. Nedílnou součástí vývoje zařízení je návrh pohonu a elektroprojekt.

Třetí fáze projektu byla zaměřena na realizaci navrženého zařízení. Prvním krokem realizace projektu bylo zajištění výroby těžkých svařenců a jejich následné tepelné zpracování a obrobení. Následovala strojní montáž a elektromontáž a dále oživení PLC včetně dotykového ovládacího panelu podle požadavků zadavatele. Posledním krokem byl transport na zkušebnu společnosti Kuličkové šrouby Kuřim na instalaci a oživení zařízení. Posledním krokem bylo předání zařízení a zahájení zkušebního provozu. Zkušební zařízení, pořízení v rámci projektu se státní podporou Inovace 2012, reg. č.: 4.1 IN04/83, nyní funguje již déle než rok k plné spokojenosti zákazníka.

Polohovadlo pro svařování velkých dílců

Dalším příkladem zákaznického vývojového projektu je polohovací zařízení svařovacího pracoviště Archimédových spirál dodané firmě Kovosvit MAS, divize MAS Hydro. Okrajové podmínky vývoje nového zařízení byly vymezeny hmotností výrobku, vysokou přesností upnutí výrobku a vhodnými otáčky využitelnými při svařování robotem.V první fázi projektu byly provedeny návrhové výpočty převodu, které si vyžádaly instalaci planetové převodovky a primárního řemenového převodu s celkovým převodem 1:1 410. Navržená konstrukce polohovadla byla realizována s oboustranným náhonem pro zajištění dostatečného krouticího momentu. Dalším krokem byl návrh konstrukce pevného a pohyblivého stojanu. Následoval návrh modulárního lože pro zajištění jednoduchosti instalace s ohledem na technologii výroby. Chování konstrukce při zatížení bylo kontrolováno výpočtem metodou konečných prvků.

Technologie svařování vyžaduje umístění zemnicích svorek v co nejkratší vzdálenosti od místa tvorby svaru. Automatický provoz polohovadla si proto vyžádal umístění zemnicího kontaktu na rotační disk v přední části rotačního uložení. Toto řešení umožní proudové zatížení v součtu až 700 A. Konstrukce polohovacího zařízení byla doplněna o univerzální přípravek, který umožní upnutí a vycentrování rotačních dílů. Po dokončení konstrukčního řešení následovala tvorba výrobní dokumentace včetně návrhu pohonů, elektroprojektu, analýzy rizik a návodu k obsluze.

Obr. 2a, b. Realizace polohovadla svařovacího pracoviště

Následovalo kooperační zajištění výroby těžkých svařenců včetně tepelného zpracování, obrobení a finální povrchové úpravy. Jelikož se jednalo především o velké dílce, tak strojní montáž probíhala přímo u zákazníka. Základem byla montáž modulárních loží v celkové délce 24 m a jejich vyrovnání do požadované přesnosti. Po dokončení montáže rotačních uložení hlavních stojanů byla provedena elektromontáž včetně základního oživení. Následovalo finální zaměření přesnosti polohovadla včetně měřicího protokolu a předání zařízení do zkušebního provozu.

Uvedené projekty jsou ukázkou realizovaných komplexních dodávek zařízení na klíč. To demonstruje, že tým zkušených odborníků z RCMT je schopen vyjít vstříc a realizovat i velmi náročné požadavky průmyslových partnerů.

Ing. Jiří Hovorka, Ph.D.
vedoucí skupiny konstrukce

J.Hovorka@rcmt.cvut.cz

www.rcmt.cvut.cz

Reklama
Související články
Sledování a řízení výroby pro její optimalizaci

Tento příspěvek je vhledem do jedné metodiky optimalizace vlastní výroby. Je zaměřen na obrobny firem s vlastním produktem a doplněn stručným komentářem o konkurenceschopnosti a o nutnosti inovovat a zvyšovat vnitřní efektivitu.

160 let strojařského vzdělávání v Praze: 50 let výchovy leteckých a kosmických strojařů

Letecký průmysl je tradičně zdrojem inovací a technologického pokroku, významně přispívá k ekonomice státu a přináší nové technologie a materiály do dalších průmyslových odvětví.

160 let strojařského vzdělávání v Praze: Hydronaut / Little Moon City Prague

Problematiku analogických vesmírných misí, speciálně těch hyperbarických, představil Ústavu mechaniky tekutin a termodynamiky Fakulty strojní ČVUT v Praze manažer projektu Hydronaut Jiří Schneider již v roce 2019. Započalo tak období spolupráce Fakulty strojní ČVUT v Praze na dynamicky se rozvíjejícím projektu posouvajícím hranice poznání v dobývání vesmíru.

Související články
160 let strojařského vzdělávání v Praze: Kosmická strojařina na Ústavu letadlové techniky

Výuku v oblasti kosmické techniky na Fakultě strojní zajišťuje Ústav letadlové techniky od roku 2007. V roce 2013 vznikla specializace na kosmickou techniku v rámci nově akreditovaného programu Letectví a kosmonautika a dosud je jediným specializovaným univerzitním programem se zaměřením na kosmické inženýrství ze strojního hlediska v České republice.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
160 let strojařského vzdělávání v Praze: Technika pro produktivní a hospodárnou výrobu

Strojírenská výrobní technika je souhrnný název pro stroje a zařízení, které jsou určeny pro realizaci základních výrobních technologií. Obor strojírenské výrobní techniky dnes zahrnuje zejména stroje tvářecí, obráběcí, stroje pro dělení materiálu, pro aditivní výrobu a průmyslové roboty. Součástí oboru je též integrace těchto strojů do vyšších celků výrobních buněk a linek.

Řezné nástroje pro moderní výrobu

Trendy v obrábění kladou stále vyšší nároky i na řezné nástroje. K hlavním požadavkům na nástroje patří zejména vysoký výkon a produktivita, dlouhá doba použití, stabilita výrobní kvality, celková hospodárnost, přesnost práce, schopnost zpracování specifických materiálů, určitá forma chytrosti a konektivity a v neposlední řadě i udržitelnost při použití. Vývoj nástrojů je výrazně progresivní a vzniká tak mnoho nových technických řešení.

160 let strojařského vzdělávání v Praze: Bezuhlíková perspektiva budoucnosti

Dekarbonizace energetiky a průmyslu ve vazbě na Green Deal 2050 je v současnosti jedním z hlavních celospolečenských a politických témat. Ta ve výsledku určují směr technologického vývoje, vědy a výzkumu.

160 let strojařského vzdělávání v Praze: Tištěné implantáty i oční endoskop

Moderní lékařství se neustále vyvíjí a stále více se spoléhá na inovativní materiály, diagnostické metody a technologie z jiných oborů. Proces zavádění nových materiálů a diagnostických metod v oblasti lékařství je zároveň nemyslitelný bez dlouhodobé spolupráce mezi výrobci a výzkumnými institucemi.

Průmyslová hybridní výroba a aditivní technologie

Tento článek se zabývá aktuálním vývojem v průmyslové hybridní výrobě a aditivních technologiích pro zpracování kovů. Rovněž je v textu prezentován výzkum a vývoj pro praxi v této oblasti, který v současné době probíhá v České republice.

Aktuální trendy v oboru obráběcích strojů

Obor obráběcích strojů prochází velkými změnami, které pravděpodobně nejsou na první pohled tak zřetelné. Požadavky na stroje se mění v důsledku postupných proměn světa okolo nás a výrobci strojů na to reagují, aby si zajistili potřebnou konkurenceschopnost.

Hlavní trendy EMO Hannover 2017 očima výzkumníků

Hannoverský veletrh EMO je právem považován za výkladní skříň toho nejlepšího, co inovační týmy světových leaderů i jejich následovníků navrhli a v prototypech či již sériově nabízejí. Sektor výrobních strojů bývá na špici technického pokroku v oblasti strojírenství a udává směr dalším oborům, které jej následují. U nás má velkou tradici a není proto s podivem, že letos do Hannoveru zavítalo na 2 200 českých návštěvníků.

Výzkum v oblasti výrobní techniky a technologie

MM Průmyslové spektrum se po dlouhá léta systematicky věnuje problematice výzkumu, vývoje a inovací. V rámci spolupráce nabízíme prostor zveřejňovat své názory a postoje jak zástupcům výzkumné sféry, tak i komerčním firmám.

Láká vás tvůrčí práce? Staňte se inženýrem!

V minulém roce přinesl náš časopis svým čtenářům seriál, jehož cílem byl detailní vhled do jednotlivých kateder významné české technické univerzity – ČVUT v Praze, a konkrétně do její Fakulty strojní. O přiblížení činnosti této fakulty v kontextu celého technického vzdělání v naší zemi jsme nyní poprosili jejího děkana, doc. Ing. Miroslava Španiela, CSc.

Výherci Zlaté medaile MSV 2024

Součástí 65. Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně se i letos stalo udělování cen Zlaté medaile. Tyto ceny byly předány za celkem šest veletržních exponátů, které komisi oslovily inovativním provedením, a v sedmém případě také za celoživotní přínos oboru. Tradice této soutěže sahá až do roku 1964.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit