Témata
Zdroj TechTest

Inteligentní systém mazání pro lisování

S rostoucí poptávkou je na výrobce kontaktů, konektorů a podobných malých elektronických součástek vyvíjen značný tlak na zvýšení produktivity, snížení výsledné ceny, dodržení úzké výrobní tolerance i na minimalizaci ekologické zátěže. Optimalizace a zabezpečení stability těchto výrobních procesů jsou proto stále častěji přenechávány inteligentním systémům, které zpracovávají data v reálném čase a zpětnovazebně přizpůsobují nastavení výrobních parametrů. Modulové zařízení pro online detekci nanesení mazacího prostředku při procesu lisování zajišťuje vhodné tribologické podmínky, které mají vliv na celý lisovací proces včetně kvality výlisků. Tuto část systému v rámci projektu vyvinula česká společnost TechTest.

Eva Zajícová

Vystudovala Fakultu strojní na ČVUT v Praze, obor Výrobní inženýrství na Ústavu strojírenské technologie.
Od roku 2014 pracuje v MM Průmyslovém spektru nejprve na pozici editorky, poté odborné redaktorky a od roku 2019 na pozici vedoucí redakce. Technika je její prací i zálibou.

Reklama

O spolupráci firmy Dafra a TechTest v rámci projektu AMSOL – „Pokročilý mechatronický systém lisování s řízeným mazáním“ – LTE118011 s mezinárodní podporou výzkumu a vývoje „Inter-Eureka“, zaštítěnou Evropskou unií, jsme si povídali s Ing. Janem Kudláčkem, Ph.D., jednatelem společnosti TechTest, výrobce průmyslových detektorů čistoty povrchu Recognoil. Vzájemná spolupráce probíhala v letech 2018 až 2021 a jejím cílem bylo navrhnout systém pro online detekci nanášení mazacího prostředku při lisovacím procesu, postavit zkušební zařízení a v reálném provozu jej otestovat.

Detekční systém lubrikace vstupního materiálu dle návrhu TechTest. (Zdroj: TechTest)

MM: Vezmu to trochu oklikou. Jak spolu souvisí kontrola a řízení mazání v procesech lisování a výroba elektronických součástek? A proč je tak důležitá?

Ing. Kudláček: Průmyslová výroba malých elektronických kontaktních součástek, jako jsou zástrčky, kolíky, součásti relé, spínače, bezpečnostní spínače, chladicí tělesa aj., vyžaduje vysokou přesnost a dobře řízený tvářecí proces. Jelikož se jedná o hromadnou výrobu ve velkých objemech 0,5 až 5 milionů dílů na výrobní šarži, produktivita a správný výběr parametrů procesu mají nemalý vliv na přidanou hodnotu lisovaných dílů. Geometrie vyráběných elektronických součástek je velmi složitá. Geometrický tvar součásti je výsledkem několika operací postupného tváření, z nichž každá ovlivňuje toleranci konečného produktu. Kromě toho jsou předepsané rozměrové tolerance lisovaných částí extrémně nízké, často v rozmezí 20 μm a v některých případech i méně. Součásti jsou běžně vyráběny z tloušťky plechu 0,1 až 0,8 mm, ze kterého jsou plošně tvářeny do různě tvarově složitých dílů.

Přesná výroba těchto malých kontaktních elektrických součástek je tedy komplexním problémem, který závisí na vlastnostech materiálu a jeho tvářitelnosti, tloušťce, rychlosti lisování, tribologických podmínkách, opotřebení nástroje na kontaktní ploše, druhu a množství použitého maziva k lubrikaci plechu pro minimalizaci tření a opotřebení nástroje, ale také na vlivu teploty v tvářecí zóně. Dosažitelné toleranční pole vyráběných dílů je ovlivněno všemi výše uvedenými parametry. Z tohoto důvodu je s běžnými tvářecími nástroji obtížné zajistit dosažení požadovaných tolerancí. V některých případech již předepsané tolerance překračují meze spolehlivé výroby konvenčními nástroji. Za tímto účelem byly analyzovány charakteristiky procesu tváření – mezi nimi také nanášení mazacích prostředků pro zajištění vhodných tribologických podmínek, spolehlivý rozsah tolerance a potřebná opatření ke zlepšení kvality procesu tváření elektronických kontaktů.

Reklama
Reklama

MM: Jak jste se k této spolupráci se slovinským výrobcem elektronických kontaktů Dafra dostali?

Ing. Kudláček: Na základě popsaných požadavků byla společnost Dafra nucena požádat o spolupráci výzkumné pracovníky z univerzity v Lublani. Jejich úkolem bylo navrhnout inteligentní mechatronický tvářecí systém, který by umožnil ve všech směrech zvýšit efektivitu lisování. Specialisté z Lublaně navrhli pro maximalizaci přínosu nové technologie doplnit systém o schopnost analýzy nanesených mazacích prostředků. Díky sdílení kontaktů mezi výzkumnými a vývojovými institucemi byla s žádostí o spolupráci oslovena právě naše firma TechTest, neboť se na detekci olejů a jiných maziv specializujeme již řadu let.

Ing. Jan Kudláček, Ph.D.

 jednatel společnosti TechTest, výrobce průmyslových detektorů čistoty povrchu Recognoil.
(Zdroj: archiv Ing. Kudláčka) 

MM: Můžete popsat systém, který jste firmě Dafra navrhli?

Ing. Kudláček: V rámci řešení projektu byl na straně společnosti Dafra vyvinut systém, který sbírá informace především ze senzorů teploty, síly a akustických rázů a pracuje s daty z PLC, které řídí proces lisování. Systém tedy umožňuje automaticky pružně reagovat na změny v tvářecím procesu, jako je například opotřebení nástrojů, rozložení konzervačního oleje, rychlost lisování atd. Jedná se o aplikaci komplexního řízení celého výrobního procesu v souladu s požadavky Průmyslu 4.0 a tím zajištění vhodných tribologických podmínek majících vliv na celý proces lisování včetně kvality výlisků.

Optimální tribologické podmínky hrají v sériové výrobě zásadní roli. Stabilní výrobní proces pomocí technologie tváření je silně závislý na dostatečném mazání. Subsystém sledování lubrikace byl úkolem pro naši firmu TechTest. Při řízeném způsobu nanášení mazacího prostředku může být jeho množství díky vhodnějšímu rozložení na povrchu sníženo, nebo dokonce vyloučeno v oblastech kovového pásu, kde k tváření nedochází. O to se stará právě vyvinuté modulové zařízení pro online detekci nanesení mazacího prostředku.

Reklama

MM: Jaké konkrétní výhody detekce nanesení mazacího prostředku v procesu lisování přináší?

Ing. Kudláček: Podstatou implementace zařízení na detekci je definovat množství mazacího prostředku pro zajištění optimálních tribologických vlastností při procesu lisování. Sekundárním přínosem je snížení objemu těchto prostředků, jelikož ve většině případů musí být vyráběné součásti po tváření lubrikačních prostředků zbaveny. Proto je nutné do výrobního procesu zařadit technologii odmašťování a odstraňovat tak zbytky všech procesních kapalin. Pro další zpracování musejí být součástky čisté, což je důležité zejména při následném pájení, svařování, galvanickém pokovení, před montáží či usazením do plastu. Odmašťovací proces u hromadně lisovaných dílů vyžaduje velké množství energie, chemických prostředků a vody, čímž zvyšuje náklady na lisované součástky.

Zavedení prvku detekce přímo do procesu lisování (výrobní linky) umožňuje kontrolu množství spotřebovaných mazacích prostředků a vede tak k zajištění komplexního řízení výrobního procesu tváření, snížení zmetkovitosti a opotřebení nástrojů, snížení provozních nákladů, snížení ekologické zátěže a zvýšení produktivity a kvality finálních výrobků. Pozitivní efekt je tak několikanásobný. Uspoří se velké množství energie na čištění, vzniká výrazně nižší množství odpadů z procesu odmašťování, čímž se zvyšuje přidaná hodnota dílů díky snížení nákladů na čištění.

Značným přínosem redukce používaných olejů je také snížení výsledné koncentrace olejových aerosolů v ovzduší v blízkosti lisů, dochází tedy ke zvýšení úrovně hygienických parametrů pracovního prostoru pro operátory obsluhující výrobní stroje.

Systém detekce lubrikace v testovacím provozu u firmy Dafra. (Zdroj TechTest)

MM: Na jakém principu vaše detekční zařízení funguje?

Ing. Kudláček: V oblasti detekce mastných látek a nečistot existuje pouze omezené množství technologií a zařízení. Většina z nich je pouze informativního charakteru, nebo se naopak jedná o náročné laboratorní ověřovací metody. Pro detekci zamaštění v reálném čase v současné době existují pouze nástroje na principu infračerveného záření či laseru. Tato zařízení jsou však buď nevhodná pro vestavbu do linky, případně velmi drahá. Na základě dlouholetých zkušeností s UV-VIS spektrometrií jsme zvolili tuto metodu pro vývoj rychlé a přesné online detekce a optimalizace množství mazacích prostředků potřebných pro správnou funkci tvářecích procesů.

Vyvinuté zařízení slouží k detekci množství a homogenity mazacího prostředku, je založeno na optoelektronickém principu detekce fluorescence použitých lubrikačních látek (tvářecích olejů). Jako základ vývoje tohoto typu online detekčního zařízení byl použit princip využívaný u ručních zařízení na kontrolu čistoty povrchu Recognoil. Vyvinuté zařízení bylo zkonstruováno jako modulové, pro zajištění rozsahu detekční plochy šíře od 12 mm do 120 mm. Základ zařízení tvoří měřicí box, který umožňuje detekci mazacího prostředku z obou stran procházejícího materiálu (tvářecího plechu) před samotným procesem lisování. Kvůli výskytu velkého množství olejových aerosolů v lisovacím prostoru byla velká pozornost věnována důslednému utěsnění optických měřicích prvků.

MM: Co všechno musí takové detekční zařízení obsahovat, aby bylo schopné vyhodnotit a zpětnovazebně upravovat množství nanášeného maziva?

Ing. Kudláček: Detekční zařízení obsahuje vlastní kontrolér. Vyhodnocení dat zprostředkovává naší firmou na míru vyvinutý software, který zpracovává data z jednotlivých fluorescenčních senzorů. Vyhodnocuje intenzitu a rozložení fluorescence lubrikační látky a pomocí matematického modelu tyto informace přepočítává na plošnou koncentraci oleje. Pomocí datového rozhraní kontrolér předává informace nadřazenému systému a ten přizpůsobuje parametry dávkovacího zařízení pro zajištění optimální lubrikace materiálu vstupujícího do procesu tváření.

Online optimalizace procesu mazání.
Řešení Recognoil umožňuje mimo jiné kontinuální nebo sekvenční kontrolu nanášení olejové vrstvy během procesu mazání a konzervace.

MM: Kde lze detekci mazacího systému s výhodou ještě použít?

Ing. Kudláček: Toto detekční zařízení pro online vyhodnocování mazacího systému je primárně určeno pro technologie lisování kovových materiálů. Cílovým segmentem nově vyvinutého zařízení však mohou být všechny automatizované výrobní technologie z oblasti tváření, svařování, lepení a v neposlední řadě povrchových úprav. Další možné uplatnění detekčního zařízení může být v těch odvětvích, kde je vyžadována výrazná energetická úspora ve výrobním procesu, optimalizace celých výrobních technologií či výrobních nástrojů, snižování výrobních nákladů a snižování ekologické zátěže. Zařízení může také nalézt uplatnění i v dalších oborech, nejen strojírensky orientovaných (stavebnictví, elektronika, potravinářství, chemický průmysl, energetika, medicína).

Systém detekce mastných látek se v testovacím provozu osvědčil a stal se tak významnou a neoddělitelnou součástí celého inteligentního mechatronického systému řízení lisování ve společnosti Dafra. V současné době na trhu neexistuje funkčně a cenově srovnatelný nástroj, který ve výrobních linkách v reálném čase hodnotí parametry mazání a umožňuje zpětnovazebně řídit proces nanášení lubrikačních látek.

MM: Lze tedy říci, že jste splnili hlavní cíl projektu?

Ing. Kudláček: Určitě. Naším cílem bylo zapojit se do vývoje pokročilých senzorových systémů splňujících požadavky Průmyslu 4.0 a umožnit jejich integraci v automatizovaných, robotických a informačních systémech, což se povedlo.

MM: Gratuluji k dosaženému výsledku a přeji mnoho dalších.

Související články
Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Související články
Technologie zpracování plechů od A do Z

Trojice konferencí s názvem Technology days 2019 hostila zájemce o tvářecí technologie v Praze, Prostějově a v Beladicích na Slovensku. Pořádala ji společnost Exinco, která na českém a slovenském trhu zastupuje několik špičkových zahraničních výrobců tvářecí techniky. Obchodní zástupci pěti z nich přijeli účastníkům konference představit novinky z vlastních výrobních portfolií. Konkrétně se jednalo o společnosti Zani, Muffato, Iron, Sangiacomo a Hürsan.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

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.

Komodita Machine Tool je japonskou jistotou. Jak dlouho?

Japonsko. U Evropana tato destinace stále vyvolává pocit neznáma a určitého tajemna. Je to země kruté historie ovlivněné přímo i nepřímo lidskými rozhodnutími, jenž zanechaly v celé řadě generací znatelný šrám projevující se uzavřeností a prvotní osobní nedůvěřivostí a i určité váhavosti projevující se například z obavy ze sdělení negativního názoru spoluřečníkovi, aby se případně necítil uražen. V komunitě Japonců jste pokaždé udivováni obrovskou vzájemnou úctou a respektem. Budiž jejich chování vzorem pro ostatní národy.

Baťův odkaz máme v DNA, říká ekonom Milan Zelený

Přestože profesor Milan Zelený žije od roku 1967 ve Spojených státech, tvrdí o sobě, že je Čech jako poleno a doma se cítí tam, kde zrovna pobývá. Nejen na téma globalizace, lokální ekonomiky a odkaz Baťů jsme si povídali při jednom z jeho četných pobytů v České republice.

Prostor pro laserovou automatizace je stále obrovský

Česká společnost Lascam systems se zabývá zejména dodávkami laserových zařízení pro obrábění kovů a plastů. Byla včas u rozvoje moderních laserových technologií a dnes pomáhá firmám s integrací laserových aplikací do výrobních procesů. Podle slov obchodního ředitele společnosti Karola Flimela se považují spíše za dodavatele řešení než distributora jednotlivých zařízení a za největší výzvu považují složité inovativní projekty, které přinášejí nový způsob výroby.

Z manažera vlastníkem

V době recese koupila Olga Kupec od německého majitele slévárenský provoz a už více než 10 let jede její firma na plné obrátky. Tato přemýšlivá a empatická dáma dokázala svým přístupem ke klientům a kolegům vybudovat v českoněmeckém pohraničí prosperující firmu, která nemá nouzi, ani o zakázky, ani o zaměstnance.

MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

České tvářečky na čínském trhu

V minulém vydání jsme vám přinesli rozsáhlou reportáž ze šanghajského veletrhu obráběcích a tvářecích strojů CCMT 2018. Prezentované zkušenosti českých obráběcích firem na zdejším trhu dnes doplňujeme o postřehy z oblasti technologií tváření ústy Ing. Stanislava Hrdiny, ředitele klíčových projektů a zákazníků společnosti Žďas.

Inovace. Co to vlastně je?

Vděčné sexy téma, o kterém rádi všichni mluví, ale nikdo pořádně neví, jak je skutečně realizovat. Celá řada hvězdiček, jimž se podařilo inovovat sebevětší pitominu a s ní nějak uspět na našem malém hladovém lokálním trhu se cítí být vyvoleni rozdávat moudra. Zasvěcený člověk se pak nestačí divit.

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