Témata
Reklama

Dirty Beauty - Popelka v říši strojů, část 1.

Co musí posbírat všechny odletující špony, řeznou kapalinu, co musí vydržet havárie? Na čem se v provozu stále šetří, co svou krásu skrývá pod provozní špínou? Co dokáže na kouzelnou chvíli zářit – vzbudit obdiv a touhu? O čem se mluví? Přece o krytování strojů. V následujícím textu se dozvíte o hodnotě, hlavních funkcích, platných normách a řešení technických problémů při vývoji krytování.

Podobu krytování – a tím celého stroje – formuje svými požadavky uživatel, tedy zákazník. Dodavatel stroje a tvůrce krytování se snaží splnit přání a vytvořit pro zákazníka hodnotu. Hodnota krytování vyjádřená finančně se pohybuje až do čtyř milionů korun. Návrh krytů má za úkol správně pochopit a splnit veškeré známé i skryté požadavky ve funkčních souvislostech s estetickým výsledkem a tím definovat přesnou hodnotu pro zákazníka. Další motivací pro správný návrh krytů je snižování rizik a zajištění shody s platnými normami.

Každý produkt vizuálně ovlivňuje naše emoce – a emoce je potřeba udržet vysoko. Krytování musí přinášet maximální možnou estetickou hodnotu v definovaných nákladech. A to je design. Design krytování strojů je skvělou investicí do budoucnosti z pohledu všech zúčastněných.

Podle funkční analýzy rozdělujeme krytování do dvou základních skupin:

Vnitřní krytování plní hlavní funkci ochránit stroj. Tomuto účelu slouží základní funkce: odvádí kapalinu, shrnuje třísky, tlumí vibrace, umožňuje pohyb a umožňuje přístup.

Vnější krytování má jako hlavní funkci ochránit okolí. Tato funkce se skládá ze základních funkcí: chrání obsluhu, zachycuje nebezpečné látky, odsává látky, odvádí kapalinu, zachycuje třísky, odvádí třísky, zachycuje tělesa, zachycuje záření, zachycuje energii, pohlcuje hluk, umožňuje prostup obrobku, prostup nástrojů, průhled obsluhy, kontroluje přístup obsluhy, kontroluje přístup servisu, nese ovládání.

Základní normou pro ochranné kryty je ČSN EN 953. Norma mimo jiné všeobecné požadavky na konstrukci krytů určených k ochraně osob před mechanickým nebezpečím uvádí, že kryty budou navrženy tak, aby je obsluha používala. Pro zvýšení bezpečnosti je nutno používat spoje odolné vibracím – tento požadavek normy zdůrazňuji, neboť jeho opomenutí způsobí havárii. Případná zbytková rizika musejí být vyznačena na přístupových místech do nebezpečného prostoru.

Norma ČSN EN ISO 14119 – Bezpečnost strojních zařízení – blokovací zařízení spojená s ochrannými prvky definuje zásady pro konstrukci a výběr blokovacích zařízení spojených s ochrannými kryty a uvádí, jak minimalizovat motivaci pro jejich ochromení rozumně předvídatelným způsobem. Nebezpečné funkce stroje nemohou být spuštěny, dokud není ochranný kryt uzavřen. Motivace k ochromení blokovacího zařízení se snižuje vhodnou konstrukcí krytů a alternativními režimy pro seřízení stroje. Důležitou funkcí popisovanou v normě je únikové uvolnění jištění ochranného krytu, vhodné zejména u kapotáží velkých strojů.

Při návrhu ochranných krytů mají nejvyšší prioritu normy typu C, určené pro konkrétní typy strojů. Z dalších norem potřebných pro návrh uvedu výběr: ČSN EN 349+A1 – Bezpečnost strojních zařízení – Nejmenší mezery k zamezení stlačení částí lidského těla, ČSN EN ISO 12100 – Bezpečnost strojních zařízení – Všeobecné zásady pro konstrukci, ČSN EN ISO 13849-1 – Bezpečnost strojních zařízení, ČSN EN ISO 13857 – Bezpečnost strojních zařízení – Zamezení dosahu k nebezpečným místům horními a dolními končetinami, ČSN EN ISO 14122-3 – Bezpečnost strojních zařízení – Trvalé prostředky k přístupu ke strojním zařízením – Část 3 Schodiště, žebříková schodiště a ochranná zábradlí.

Reklama
Reklama
Obr. 1. Ukázka ochranných krytů TOS Varnsdorf (Hestego)

Znalost stávajících norem je základem pro vývoj a inovace krytování strojů. Intenzivně se zabýváme pěti oblastmi vývoje krytování s cílem optimalizovat splnění požadovaných funkcí.

Bezpečnostní prosklení krytů – aktuálním trendem je zajistit funkci průhledu obsluhy kamerovým systémem. Prosklené plochy se snažíme minimalizovat. Náklady na bezpečné prosklení jsou vysoké. Přinášejí provozní komplikace se špiněním průhledů, popř. nutností instalovat další zařízení pro vizualizaci – rotační visiport.
Tlumení vibrací a hluku – při konstrukci krytů pevně spojených s pohyblivými částmi stroje je nutné předvídat vibrace a eliminovat je.
Aplikace nových materiálů pro výrobu krytování – optimálním materiálem pro konstrukci krytování je stále ocelový plech DC01. Alternativně lze využívat sendvičové materiály, nerez, hliník, GFK laminát, technické tkaniny.

Aplikace nových technologií – zejména v oblasti spojování materiálu zavádíme lepení, pro dělení materiálu využíváme možnost řezání na 3D laseru.
Optimalizace pohonu a řízení dveří a vrat kapotáží strojů – cílem je vytvořit nástroj pro automatizovaný návrh pohonných jednotek.

Bezpečnostní prosklení krytů

Prosklení se výrazně podílí na bezpečnosti obsluhy stroje v průběhu obráběcího procesu. Jsou na něj kladeny přísné požadavky na odolnost vůči odletujícím částím nástroje a obrobku. Současně musí odolávat vnějším vlivům, jako je působení řezné kapaliny, UV záření a změna teploty. Hlavním prvkem bezpečnostního prosklení je polykarbonát. Dokáže absorbovat velké množství energie, která je uložena v odletující částici a velikost energie je úměrná jeho tloušťce. Jelikož není odolný vůči otěru a podléhá degradaci vlivem působení řezné kapaliny, montuje se vždy z venkovní strany krytování. Při návrhu prosklení je nutné počítat s jeho poměrně velkou tepelnou roztažností. Výrobce udává součinitel teplotní roztažnosti α = 0,065 mm/m° (co to je za jednotku? Metr na stupeň? Takhle se to používá?). Platí, že polykarbonát o délce 1 m se při změně o 1 °C protáhne o 0,065 mm.

Obr. Konstrukce bezpečnostního prosklení (Hema)

Ze strany obráběcího prostoru je umístěno sklo. Slouží zejména jako ochrana polykarbonátu před vlivem teploty odletujících třísek a působením řezné kapaliny. Prosklení se jako celek montuje do krytování přes hliníkový nebo ocelový rámeček. Překrytí rámečku a bezpečnostního skla musí podle ČSN EN ISO 23125 mít nejméně 25 mm, aby prosklení vlivem nárazu odletující části nevypadlo ze svého uložení. Velikost překrytí není pevně dána a odvíjí se od velikosti a tloušťky skla.

Výpočet odolnosti prosklení

Určující veličinou pro výpočet je dopadová energie částice. Ta je závislá na její hmotnosti a rychlosti. Se zvětšováním průměru nástroje roste její obvodová rychlost, dopadová rychlost a energie nárazu podle vztahu:

kde m = hmotnost částice, B = průměr nástroje, n = otáčky stroje.

Zkoušení bezpečnostního prosklení

Firma Hestego používá bezpečnostní prosklení odpovídající normám podle ČSN EN 13 128+A2, ČSN EN ISO 23 125 A ČSN EN ISO 12 417. Zkoušky podle příslušných norem jsou v základu stejné. Liší se pouze hmotností a tvarem zkušebního projektilu a ve vyhodnocení zkoušky.

Obr. Ukázka zkušebního zařízení pro bezpečnost prosklení (ČSN EN 12417+A2)

Zkušební zařízení udělí projektilu požadovanou rychlost a ten s určitou energií dopadne na bezpečnostní prosklení. Zkouška dopadne kladně, pokud nedoje k proniknutí zkušebního projektilu, prasknutí v celé tloušťce nebo uvolnění okna z jeho připevnění.

Tlumení vibrací

Praktické zkušenosti s aplikací krytů na pohyblivé části strojů se zdrojem buzení nás přinutily zabývat se optimalizací konstrukčního návrhu plošných dílců. V květnu 2015 jsme spustili ve spolupráci s VUT a ČVUT projekt „Vibrace“. Provedli jsme měření tvarů kmitání na krytování stojanu WHN 13 při reálném obrábění. Nyní je vytvořen výpočtový model a provedena harmonická analýza. Výsledkem bude výběr kritických míst a návrh jejich tlumení. V rámci projektu probíhá rešerše tlumicích materiálů a konstrukčních prvků pro zvýšené tlumení krytování strojů.

Analýzou se podařilo odhalit slabé místo v konstrukci nosného rámu krytů, které odstraníme konstrukční úpravou. Znázorněné tvary kmitání č. 4 a 5 na obrázku jsou závislé, lze je tedy eliminovat aplikací jednoho tlumicího prvku. Další oblastí, kterou se zabýváme, je aplikace materiálů absorbujících hluk. Vhodné použití je zejména na krytech motorů a převodovek.

Obr. Výsledky měření tvaru kmitání na krytech stojanu WHN 13 (Hestego)

Závěr

Velice si vážím trendu posledních let, kdy je krytování strojů věnována intenzivní péče. Neváháme investovat úsilí a proměnit stroje jako kouzlem do skutečné a praktické krásy. V oboru krytování pracuji 13 let a stále nacházím nové výzvy. Krytování strojů vyžaduje synergii mnoha profesí – konstruktéra strojního a elektro, výpočtáře, technologa a zejména designéra. Významný podíl na výsledku díla má řemeslné zpracování a precizní provedení finální montáže.

V druhé části příběhu o Popelce se budeme zabývat aplikací nových materiálů a technologií a vývojem vlastní pohonné jednotky.

Ing. Josef Vosolsobě
vosolsobe@hestego.cz
Hestego

Umístění na MSV 2015: pavilon P, stánek 109

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 151017
Datum: 10. 09. 2015
Rubrika: Trendy / MSV 2015
Autor:
Firmy
Související články
Komplexní obrábění rotačních dílů

Následující článek poskytuje reference rakouského výrobce obráběcích strojů Emco u svých klíčových zákazníků. V dnešním vydáním přineseme pohled z laakirchenského závodu na výrobu rotačních dílů Miba Gleitlager Austria GmbH a v příštím vydání reportáž ze salcburské firmy MTE Metalltechnik Elsenhuber specializující se od kusové až po sériovou výrobu dílů a sestav.

Jedna a jedna je více než dvě

Kuřimský výrobce kuličkových šroubů KSK Precise Motion (dříve Kuličkové šrouby Kuřim) a, výrobce kapotáží a teleskopických krytů – vyškovská společnost Hestego a brněnský Ideal-Trade Service dodávající technologické celky a chemikálie pro povrchové úpravy a kompresory pro stlačený vzduch – tyto tři společnosti patří do jednoho koncernu.

Ekodesign & čeští výrobci obráběcích strojů

O pohled na současný stav ekodesignu v komoditě obráběcích strojů jsme požádali zástupce vybraných tuzemských výrobců, kteří se touto problematikou aktuálně zabývají. Oslovili jsme společnosti Kovosvit, Toshulin, TOS Kuřim-OS a TOS Varnsdorf, konkrétně Jiřího Mindla, Vojtěcha Frkala, Dušana Maláška a Tomáše Kozloka.

Související články
Ecodesign - cesta k efektivní výrobě a technologiím

Energetická efektivita výrobních strojů představuje stále se rozvíjející téma, které nabývá zejména v Evropě na významu. Tlak ze strany uživatelů strojů a legislativy Evropské unie nutí výrobce neustále inovovat své výrobky v oblasti hospodaření s energií s cílem snížit jejich spotřebu nebo zvýšit efektivitu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Možnosti využití vizualizace v ekodesignu

Stále rostoucí požadavky na snižování emisí skleníkových plynů, zejména emisí oxidu uhličitého (CO2), vyvolávají potřebu integrace principu udržitelného rozvoje i do již pevně zaběhnutých vývojových postupů u různých typů produktů. Z pohledu chystaných legislativních požadavků může být u nových výrobků významné prokázat, že při jejich vývoji byla zvolena strategie, která v rámci jejich celého životního cyklu nejméně zatěžuje životní prostředí.

Úspora času a nákladů s technologií MQL

Myšlenka snížit spotřebu chladicího maziva při obrábění není nová. Naopak - technologie minimálního množství maziva (MQL) byla popsána a zavedena již před 20 lety. Stejně jako v mnoha jiných případech, technologie musela projít dlouhou cestou vývoje.

Obrábět stejně za méně - Energetická efektivita obráběcích strojů

Energetická efektivita výrobních strojů - ekodesign, má čím dál větší význam. Na světových výstavách v čele s EMO Hannover 2013 byla patrná snaha výrobců nabídnout zákazníkovi nejen stroj s potřebnými užitnými vlastnostmi, ale i stroj pracující energeticky úsporně. Je také patrná vyšší informovanost zákazníků a do obecného povědomí se dostává čím dál více informací o řešeních, která zajišťují stejné užitné vlastnosti při snížené spotřebě energie.

Anketa mezi výrobci obráběcích strojů

Ekodesign a energetická náročnost výroby jsou bezesporu současným aktuálním tématem. Problematika ekodesignu již našla své místo i u českých výrobců obráběcích a tvářecích strojů, a pokud ne jako pevná součást jimi řešených projektů, tak doufejme alespoň v budoucích úvahách konstruktérů. Jedna věc je však úhel pohledu evropských legislativců, autorů příslušných směrnic, druhou je ale realita jejich praktických zavádění a v neposlední míře i ovlivňování přirozených tržních mechanizmů. Jak se na tuto problematiku dívají techničtí představitelé vybraných českých výrobců obráběcích a tvářecích strojů, je smyslem této ankety.

Šedesát měsíců pro energetickou efektivitu

V roce 2009 byly výrobní stroje zahrnuty do pracovního plánu evropské směrnice pro výrobky spojené se spotřebou energie 2009/125/EC, obsahující odpovídající metodologii (MEErP), a s tím související povinnost výrobců splňovat požadavky na snižování energetické náročnosti svých výrobků. Rámec těchto požadavků a termín jejich implementace je stále předmětem intenzivních jednání mezi Evropskou komisí a evropským svazem obráběcích strojů Cecimo. Současný vývoj situace se pokusí objasnit Ing. Jiří Vrhel ze Svazu strojírenské technologie, který zastupuje Českou republiku při jednáních v Bruselu.

Modulární závitník snižuje náklady na nástroje

Recept na úspěch modulárního závitníku spočívá v kombinaci hlavy se závitem ze slinutého karbidu s tuhou ocelovou stopkou. Spojení je konstruováno jako rozebiratelné. V praxi je tak možné zvýšit řeznou rychlost oproti závitníkům z ocele více než dvakrát a současně snížit náklady na nástroje o 50 %.

Kompaktní filtrační jednotka pro nejtěžší aplikace

Pro odsávání olejových aerosolů a emulzní mlhoviny v kovoprůmyslu je dnes k dispozici dostatečné množství různých filtračních systémů.

Pryč s olejem ve vodě

Málokdo očekával, že novým materiálem, který odstraňuje olej z vody, se stane nitrid bóru, známý spíše jako nástrojový materiál než jako sorbent. S objevem nečekané podivuhodné vlastnosti materiálu, který je modifikací kubického nitridu bóru cBN na vyměnitelné břitové destičky pro obrábění, nyní přišli australští a francouzští vědci.

Filtrace vzduchu při obrábění

V redakci se objevila informace o zajímavém projektu, který vznikl na základě dlouhodobější spolupráce mezi firmami Toshulin (známý a významný výrobce svislých soustruhů a svislých obráběcích center) a Wemac (úspěšná, ryze česká firma, působící v oblasti průmyslové filtrace vzduchu v kovoobrábění) a protože obě společnosti souhlasily se zveřejněním většiny technických detailů, rádi se s vámi o ně podělíme.

Zkušenosti made in Siemens v průmyslových aplikacích

V minulém čísle jsme slíbili, že se budeme věnovat věcem nadčasovým. Takových pěkných záležitostí má Sinumerik ve své kuchyni dostatek a my jsme z této nabídky pro vás dnes vybrali pomocníka nenápadného, zato však neuvěřitelně významného a pracovitého. Dovolte, abychom v dnešním příspěvku představili Drive CLiQ - komunikační médium pro přenos regulačních dat u pohonů Sinamics v reálném čase

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