Témata

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.

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

Vydání #12
Kód článku: 141230
Datum: 09. 12. 2014
Rubrika: Servis / Veletrhy a výstavy
Autor:
Související články
MM Podcast: Každé vítězství má svůj příběh

Olga Girstlová byla v 90. letech nepřehlédnutelnou součástí vznikajícího podnikatelského prostředí tehdejšího Československa. Společně se svým otcem a manželem založili v květnu 1990 společnost GiTy. Vsadili na komoditu s obrovským potenciálem technologického růstu. Po 15 letech manželé Girstlovi však dospěli k rozhodnutí společnost prodat a dále se věnovat jiným komoditám, jako například ekologickému stavitelství. 

CIMT 2021 plně prezenční

Zatímco je celý svět paralyzovaný restrikcemi proti šíření koronaviru covid-19, v Pekingu byl dnes zahájený veletrh obráběcích a tvářecích strojů China International Machine Tool Show CIMT 2021 v plné prezenční formě a téměř shodného rozsahu, jako ročníky předešlé. Ve stejný den a po celý týden, jako Hannover Messe Digital Edition – průmyslový veletrh v plně digitální platformě.

Hannover Messe 2021

Inovace, vytváření sítí a sdílení zkušeností ve věku průmyslové transformace – to jsou klíčová motta, která představují letošní ročník digitálního Hannover Messe, na kterém více než 1 800 vystavovatelů představí svá řešení pro výrobu a energetické systémy budoucnosti. Od umělé inteligence po robotiku, od ochrany klimatu po vodík. Nejdůležitější světový průmyslový veletrh plní svoji roli jako inovační a síťová platforma a vytváří uprostřed koronové pandemie globální platformu pro výměnu zkušeností v době průmyslové transformace.

Související články
MM Podcast: Glosa - God Save the Queen

V naivní představě ekonomického perpetuum mobile zaměstnáváme v poměru k reálné ekonomice nejvyšší počet lidí ve státní a veřejné správě v rámci nejrozvinutějších zemí OECD. Rakovinotvorný rozbujelý a nevýkonný úřednický aparát, vědomě bojkotující vznik e-státu, dokonale paralyzuje správu věcí veřejných. A jeho solidarita s aktuálně zdecimovaným privátním sektorem? Home office na 100 % mzdy, její valorizace, statisícové odměny na MF za ušetřené miliardy (…). 

Související články
V hlavní roli strojař

Fakulta strojní VŠB-TUO se pro letošní rok v rámci náborové kampaně vrací k úspěšné sérii V hlavní roli strojař. Kampaň komunikuje myšlenku, že strojaři jsou hvězdy hrající hlavní roli v moderním světě. Jejím cílem je zlepšit vnímání oboru strojírenství, posílit brand fakulty, a samozřejmě také nalákat uchazeče ke studiu strojařiny.

Chytrá kombinace systémů

Vývoj obráběcích technologií v minulém století nabral na obrátkách. Dnes jsme tuto technologii dotáhli téměř k dokonalosti – jsme schopni vyrobit předměty libovolných tvarů v přesnostech na tisíciny milimetru. Dalo by se říct, že pro zlepšení zde už příliš prostoru nezbývá, přesto nás přední výrobci obráběcích strojů a nástrojů pravidelně přesvědčují o opaku. Progresivní a inovativní přístup společnosti Ceratizit je toho jen dalším důkazem. Nedávno na trh uvedla přesnou vyvrtávací hlavu Komflex z produktové řady Komet, která umožňuje automatickou korekci průměru v případě vyvrtávání přesných otvorů. Jak to nástroj dokáže, upřesňuje v následujícím rozhovoru technický ředitel společnosti Ceratizit Česká republika Ing. Jan Gryč.

MSV ve znamení materiálů i technologií

Všichni, kdo máme něco společného se strojírenstvím, pevně věříme, že se v letošním roce opět otevřou brány brněnského výstaviště pro Mekku strojařů z celého světa – Mezinárodní strojírenský veletrh. Na MSV se letos, mimo lidi z dalších oborů, setkají i výrobci plastů a též špičkových zařízení pro plastikářskou výrobu. Na naše otázky odpovídají Pavel Tuláček, jednatel společnosti Gorilla Machines, a David Svoboda, jednatel Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery Česko.

Aditivně s nadzvukovou rychlostí

Společnost Hermle je známá především pro svá přesná pětiosá obráběcí centra a nadstandardní servis. Už málokdo ví, že vyvinula také stroj pro aditivní výrobu kovových dílů. Přestože je i tato technologie založena na postupném vrstvení kovového prášku na součást, nedochází zde ke spékání prášku laserovým paprskem, ale kovový prášek je tryskou doslova nastřelován na díl nadzvukovou rychlostí. Na detaily jsme se zeptali technického zástupce společnosti Hermle Pavla Němečka.

Názorové fórum odborníků

Respondenty jsme požádali o jejich názor na podobu budoucích technologií. Současná situace přinesla mnoho omezení, mezi jinými postihla také dodavatelské řetězce, znemožnila včasné dodávky do výrobních podniků a přinesla vyšší nároky na bezpečnost zaměstnanců. Jaké nové technologie podle vás mají v současné situaci největší potenciál se prosadit?

Svařování mědi pomocí vláknového laseru

Rychlý rozvoj v oblasti elektromobility vede ke zvýšení poptávky po svařování mědi. To, co ji činí pro danou aplikaci ideální (tj. vysoká elektrická a tepelná vodivost), ji zároveň činí obtížně svařitelnou konvenčními vláknovými lasery. Díky vyšší efektivitě, zhruba dvojnásobné, někteří výrobci zkoušejí používat zelené pevnolátkové lasery. Výsledkem je stabilnější a méně citlivý proces, než jaký byl možný u standardních vláknových laserů.

Procesně stabilní zpracování recyklátů

Do roku 2025 si Evropská unie klade za cíl ročně více než zdvojnásobit používání recyklátů při výrobě plastových výrobků [1, 2]. K dosažení tohoto cíle jsou kromě závazku firem působících na trhu a vyšší kapacity při zpracování plastového odpadu zapotřebí především nové technologie zpracování. Recykláty je nutné používat v daleko větší míře a v ještě vyšších poměrech. S novými procesy vstřikování na jedné straně a inteligentní podporou na straně druhé sleduje výrobce vstřikovacích strojů Engel různé a často velmi slibné přístupy. Výroba boxů a kontejnerů ukazuje na velký potenciál.

Uplatnění kovového 3D tisku

Společnost Misan z Lysé nad Labem se aditivními technologiemi kovových dílů zabývá a tato zařízení v České republice distribuuje už osm let. Dalo by se říct, že je jedním z průkopníků s těmito technologiemi na českém trhu. Z toho pochopitelně vyplývají také její bohaté zkušenosti s touto relativně mladou výrobní disciplínou. Na otázky, kde tyto technologie nacházejí uplatnění a v jakých oblastech mohou vyniknout, jsme se ptali aplikačního inženýra pro kovové aditivní technologie Jana Hudce.

Aditivní výroba velkých dílů

Porto patří k největší průmyslové oblasti Portugalska. Od roku 1956 zde sídlí přední světový výrobce strojů technologie tváření – společnost Adira.

Fórum výrobních průmyslníků

Jaké zásadní problémy vám současná doba přináší do chodu firmy, jak se je snažíte řešit a s jakým výsledkem?

Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členy 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