Témata
Reklama

CNC řízení a  ekoobrábění

S růstem cen elektřiny se stále více diskutuje o ekologičnosti pracovních strojů ve smyslu co nejnižší spotřeby energie. Mluví se dokonce o zavedení norem či závazných předpisů pro výrobce strojů v duchu "ekodesignu".

Rozbory nákladů na provoz obráběcích strojů po dobu jejich životnosti ukazují, že spotřeba elektrické energie rozhodně stojí za pozornost. Podle analýz prováděných v Technologickém institutu v Darmstadtu může „průměrné“ obráběcí centrum za dobu své životnosti spotřebovat elektrickou energii v hodnotě 8 800 eur, což je kolem 20 % provozních nákladů stroje. Dvouvřetenový horizontální soustruh v třísměnném provozu může jen na hydraulickém agregátu spotřebovat 15 000 kWh (4kW elektromotor v nepřetržitém provozu), zatímco všechny servomotory a vřetenové motory dohromady spotřebují u stejného stroje necelých 13 000 kWh.

Reklama
Reklama
Reklama
Monitorování spotřeby energie CNC systémem

Struktura energetické spotřeby obráběcího stroje

Podívejme se blíže na strukturu energetické spotřeby strojů a potom na to, jak může energetickou náročnost číslicově řízeného stroje ovlivnit CNC systém a pohony.
Elektřina na CNC stroji se používá zejména:
• k napájení řídicích a ovládacích prvků (elektronika, ventily, stykače);
• pro vytváření pohybů (strojní osy a vřetena);
• k vytvoření tlaku hydrauliky;
• k dopravě maziv a třísek;
• ke svícení;
• pro chlazení nebo ohřev.
Spotřeba elektřiny je dána součtem prakticky konstantního příkonu v pohotovostním režimu a energie skutečně vynaložené pro vlastní obrábění. Posledně jmenovaná složka se dá logicky omezit snížením dynamiky, ale za cenu prodloužení doby obrábění a tím i nárůstu „nepřímých“ nákladů ve složce prvně jmenované. Takže úsporná opatření se musí soustředit zejména na konstantní složku spotřeby v pohotovostním režimu.

Kde tedy lze ušetřit energii na obráběcích strojích?

U digitálních pohonů os a vřeten:
• účinnost těchto vesměs rekuperačních prvků je dnes už tak vysoká, že nedává mnoho prostoru pro snížení spotřeby;
• úspor lze dosáhnout správným dimenzováním pohonů pro danou technologii.
V konstrukci stroje:
• snížením setrvačných hmot pohybujících se částí může ušetřit 10–15 % pohotovostního času ve výrobě;
• 3 % času zabírá pohotovostní režim ve velkých výrobnách s třísměnným provozem;
• až 49 % může zabírat pohotovostní režim v malých provozech.
Pohotovostní režim vs. vypínání:
• v prodlevách výroby lze vypínat světla, stlačený vzduch, hydrauliku, klimatizaci, chlazení a další agregáty, pokud to dovolí typ stroje, používané technologie a přesnosti;
• je-li to možné, PLC program řídicího systému může vypínat agregáty v prostojích výroby podobně, jako se vypíná monitor nebo disk stolního počítače;
• největším „žroutem“ energie bývá hydraulika. Hydraulický agregát musí být správně dimenzován, pokud možno spínatelný a regulovatelný;
• nenechávat stroj zapnutý třeba jen kvůli psaní dlouhého programu na obrazovce CNC. Je lépe celý stroj vypnout a programovat například pomocí NC simulátoru na počítači.

Optimalizace fáze proudu podle informace o aktuální teplotě motoru vřetene přináší zajímavé úspory energie.

Energetické úspory díky CNC řízení

CNC řízení Fanuc přispívá k ekonomickému provozu strojů následujícími konstrukčními opatřeními a funkcemi:
• zesilovače používají nejmodernější japonskou polovodičovou techniku, výkonové prvky s minimálním ztrátovým výkonem;
• konstrukce servomotorů a vřetenových motorů je optimalizovaná na nízké tepelné ztráty;
• rekuperační pohonové jednotky s řízeným napáječem;
• účinnost servozesilovačů se blíží 99 %;
• pohony vřeten s proměnnou spínací frekvencí PWM regulátoru proudu;
• proudový regulátor používá k řízení vektoru proudu informaci o teplotě motoru;
• zesilovače jsou konstruovány pro montáž chladičem vně rozvaděče, aby se omezily nároky na klimatizační nebo výměníkové jednotky;
• velmi rychlé jednoduché zapnutí i vypnutí – elektronika bez technologie PC a pevných disků;
• funkce monitorování spotřeby energie;
• funkce volby dynamiky a rychlosti obrábění s ohledem na ekonomický provoz.

Jan Loos

FANUC FA CZ
Daniel.Havlicek@fanuc.eu
www.fanucfa.com/cz-cz/Home

Reklama
Vydání #11
Firmy
Související články
Konstruování obráběcích strojů s ohledem na úsporu energie

Při návrhu obráběcích strojů je cílem všech zúčastněných konstruktérů dosáhnout maximální tuhosti a přesnosti stroje, technologické rychlosti obrábění a co nejvyšší provozní spolehlivosti. To jsou vlastnosti, kvůli nimž si zákazník stroj kupuje, ať je z kterékoliv části světa. Většinu zákazníků pak následně zajímá energetická náročnost stroje. Zákazníci ve vyspělé části světa, jako jsou především evropská a severoamerická teritoria, pak určitě sledují i maximální bezpečnost stroje a ochranu životního prostředí při jeho provozu.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Optimalizace péče o ložiska zabraňuje odstávkám výroby

Ložiska jsou vysoce namáhanými součástmi pohonů, které v průběhu času podléhají opotřebení. S ohledem na to je zvláště důležité zahrnout je do plánů údržby, protože tato strategie pomáhá prodloužit životnost strojů nebo zařízení.

Související články
Velmi rychlá dvojčata

SolidCAM a InventorCAM jsou jeden a tentýž CAM program integrovaný v různých CADech (SolidWorks a Autodesk Inventor), proto má smysl mluvit o obou najednou. Neliší se funkčně totiž opravdu vůbec, pouze je uživatel ovládá ve svém oblíbeném CADu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Od vzdělávání přes úspory až po virtuální realitu

Společnost Siemens se zúčastnila všech dosud konaných ročníků Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně a tradice pokračuje i v letošním roce, kdy hlavním tématem expozice je časová a energetická efektivita v rámci celého životního cyklu stroje - od jeho návrhu až k výrobě. Že je ochrana životního prostředí pro Siemens téma číslo jedna, podpoří i divácky atraktivní část expozice, ve které se představí nový model elektromobilu BMW i3, který je od jara letošního roku součástí vozového parku společnosti Siemens.

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

Soutěž pro středoškoláky

Jubilejní, již pátý ročník soutěže o Putovní pohár partnerských škol Siemens - Sinumerik Cup se letos konal v Mohelnici, v prostorech zdejší Střední školy technické a zemědělské a stejně jako před třemi lety, kdy tato škola byla hostitelem, i letos zdejší ředitel Jiří Ženožička se svým týmem organizaci pojal velmi profesionálně.

Opřít se o silného partnera

V dnešní době hospodářského růstu mnoho firem přemýšlí o rozšíření výroby. To se však neobejde bez úvah o tom, kde získat prostředky na nové stroje a zařízení. Řešení má jméno SGEF.

Upínače jsou stejně důležité jako stroj nebo nástroj

Výrobní zařízení pro třískové obrábění s nástupem CNC řízení a víceosých technologií významně změnily požadavky na složitost obrobků, řezné nástroje a v konečném důsledku také na automatizaci a robotizaci. Čemu se však často nevěnuje tolik pozornosti, jsou upínací technologie i přesto, že mohou mít zásadní vliv na výslednou kvalitu obráběného dílu, ale i na náklady.

Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Novinky ze světa 3D tisku

V uplynulém měsíci se v české kotlině seběhlo několik akcí, jejichž společným jmenovatelem byl průmyslový 3D tisk. Představeny byly nové produkční 3D tiskárny, profesionální tiskové materiály a zapomenout nesmíme ani na největší z těchto akcí, výstavu a konferenci 3dexpo.

Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

Diskutovaný Průmysl 4.0

Fenomén Průmysl 4.0, nastínění možných směrů vývoje a příprava společnosti na změny způsobené novými technologiemi – to jsou diskutovaná témata konferencí a seminářů současnosti. Podpora výzkumu a vývoje se musí soustřeďovat na technologicky významné oblasti vycházející z potřeb české průmyslové praxe. Odborníci zdůrazňují potřebu vzdělávání a zvyšování kvalifikace zaměstnanců.

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