Témata
Reklama

Laserová technika a automatizace šetří čas i náklady

Výrobky musí být často obrobeny, označeny logem nebo opatřeny popisem. K tomu se pou-žívají automatizované laserové výrobní systémy. Mnohostrannost použití laserů skýtá spolu s automatizací procesu obrábění a montáže velké výhody nejen ve velkosériové výrobě.

ˇUčelné použití laserové techniky začíná při volbě laseru (zdroje záření) a optického systému laserového stroje vhodných pro obrobení dané součásti. Rozhodující roli zde hrají výkon, vlnová délka záření laseru, možnost přivedení paprsku do místa obrábění a schopnost jeho zaostření.

Pro mikroobrábění (viz obr. 1), řezání a popisování kovů a mnoha plastů se používají pře-vážně vláknové lasery, které mají výbornou kvalitu záření a velkou životnost.

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 1. Výbrus drážek jako příklad použití vláknového laseru. Drážky byly vyrobeny čtyřmi průchody paprsku laseru.

CO2 laser se hodí pro obrábění organických materiálů

Pro obrábění se používají také CO2 lasery, které jsou vhodné především pro opracování a popisování organických materiálů, jako je dřevo, papír, lepenka a textil.
U obou uvedených typů laserů je paprsek nasměrován do pracovní roviny (X, Y) pomocí skeneru, fokusačním systémem je paprsek zaostřen do stopy paprsku na obrobku. Velikost stopy je několik mikrometrů, čímž se dosahuje na povrchu obrobku vysoké hustoty energie, potřebné pro opracování materiálu.


Obr. 2. Funkční schéma uspořádání laserového stroje pro opracování obrobku ze dvou stran současně
Popis:
Zuführung – podávání výrobků
Artikel – výrobek
Drehtisch – otočný stůl
Partielle Einhausung – schéma části stroje
Scanner 1 - skener 1
Spiegel – zrcadlo
Artikel – výrobek
Scanner 2 - skener 2
Strahlteiler – dělič paprsku
Laser – laser

Velikost hustoty energie může být řízena také volbou pracovní rychlosti, kterou se pohybuje paprsek laseru. Úběr materiálu ve směru osy Z (směr působení paprsku laseru) může být regulován počtem opakování průchodů paprsku laseru v rovině (X, Y). Pro opracování ob-robku z více stran je možné paprsek laseru rozdělit a přivést na různá pracoviště (obr. 2). Přitom mohou být na každém pracovišti použity různé pracovní podmínky (tj. výkon laseru, pracovní rychlost atd.).
Podle volby pracovních parametrů lze dosáhnout vyrobení velmi jemné struktury v rozsahu mikrometrů, ale je také možné obrábět do podstatně větších hloubek – až do jednoho mili-metru.

Značení výrobků hraje v průmyslu stále větší roli

Konkrétní použití laseru pro popis je např. značení výrobku logem firmy, schématem zapojení elektrických obvodů apod. Rozsáhlou oblastí je popisování výrobků číslem výrobní série, barkódem nebo 2D-Dot maticí (obr. 3). Tato označení hrají v současném průmyslu velkou roli, zejména při reklamaci vadného výrobku. Laserem je možné popisovat plochy rovinné, zaoblené a prostorové. Podle přání může laser vytvořit popis do hloubky, nebo pouze na po-vrchu.

Obr. 3. Příklady DOT matice používané pro identifikaci výrobků

Flexibilita laserů je závislá také na použitém softwaru. Moderní, počítačem řízené laserové stroje mají možnost provádět různé operace v závislosti na druhu výrobku. Další důležitou částí automatizovaného laserového stroje je systém řízení podávání obrobků a komunikace tohoto řídicího systému s hlavním řídicím systémem stroje.

Automatizace a manipulace s výrobky

Výrobky jsou do laserového stroje podávány různými způsoby:
- pomocí ergonomicky upravených jednotlivých pracovišť, kde se výrobky do stroje vkládají ručně;
- pomocí robotizovaných automatizovaných pracovišť;
- pomocí speciálních automatických podavačů a manipulátorů.

Všechna uvedená řešení podávání obrobků do laserového stroje musejí splňovat bezpeč-nostní normy, jimiž se musí výrobce řídit. Zejména je důležité zamezit úniku paprsku laseru do okolí, mimo pracovní prostor laseru.
Ergonomicky upravená pracoviště existují ve dvou provedeních:
- kabina bezpečnostní třídy 1 a dveře, které nelze otevřít, když laser pracuje (A);
- obrábění částečně ve třídě bezpečnosti 1 (B).

Provedení podle varianty A se volí vždy při často se měnících obrobcích a při malosériové výrobě. Tak se dosáhne krátkých výrobních časů a ochrana před zářením laseru je vzhledem k nemožnosti spuštění laseru vždy zajištěna.
Varianta B je většinou ergonomicky příznivá pro obsluhu, ale vyžaduje mechanismus pro vkládání obrobků do stroje, např. otočný stůl nebo posuvný mechanismus. Pracovní místa mohou být operativně přestavěna a hodí se proto pro rozmanité součásti. Proces podávání obrobků lze částečně automatizovat pomocí zásobníků.

Robotizovaná automatizovaná pracoviště

Použití robotu je vhodné, když je přísun obrobků plně automatizován. Robot zaručuje plynulou výrobu, navíc může pracovat i v nepříznivém prostření, např. v horku nebo v zimě.

Pro automatizovaný přívod obrobků musíme laserový stroj integrovat do sledu strojů tak, aby výroba probíhala plynule. Není-li to možné, je dané řešení nevhodné. V řadě případů lze použít pro dopravu obrobků vibrační dopravník s třídičem a následně pak pásový dopravník. Toto uspořádání není vhodné pro velké nebo hmotné výrobky a pro výrobky křehké. V tomto případě je nutné volit speciální řešení.

Často je účelné spojit obrábění laserem s dalšími technologiemi obrábění a s automatizací montáže – zde se používají montážní automaty. Pro cenově příznivé a ve vysoké kvalitě provedené obrábění musí být obrobky přiváděny plynule a v souladu s taktem montážních automatů. Při použití otočného stolu je možné provádět i několik operací současně. Moderní montážní automaty dosahují pracovního taktu až 200 min-1.

Kombinované podávací moduly umožňují vyrábět v krátkém taktu

Třídění a plynulé podávání výrobků je zajišťováno podavači a montážními přípravky. Kombi-nované podávací moduly firmy Maul zaručují vysoké, dosud nedosažitelné krátké takty. Rychle pracující montážní automaty a kombinované podávací moduly jsou přihlášeny k patentování.

Hans Wilhelm, Hans-Erich Maul

Zdroj: MM Das Industriemagazin 37/2011

Zpracoval -VŘ-

dana.benesova@mmspektrum.com

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 120311
Datum: 13. 03. 2012
Rubrika: Trendy / Automatizace
Autor:
Firmy
Související články
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.

Moderní výukové systémy a laboratoře

O školství se traduje, že je velmi rigidní a rychlý rozvoj nových technologií lze jen velmi obtížně promítnout do současné výuky. Vše je ale nakonec hlavně o lidech. Jak se se současnými trendy v oblasti spojování materiálů vypořádává výuka na Ústavu strojírenské technologie na Fakultě strojní na ČVUT v Praze, a ne jen na to, jsme se ptali vedoucího tohoto ústavu docenta Ladislava Kolaříka.

Zerobot - efektivní způsob automatizace

V minulém příspěvku (www.mmspektrum.com/180112) jsme popsali tzv. nulový bod upínání (Zero point systém). Ukazuje se, že při dnešních trendech, kdy automatizace a zejména pak robotizace opět zažívají velkou renesanci, je výhodné spojit Zero point systém a robot. O trendech takového spojení pojednává tento příspěvek.

Související články
Automatizovaná svařovací technika v Číně

Zvyšující se nároky na produktivitu a kvalitu při současně rostoucích mzdových nákladech a nedostatku kvalitních odborných pracovníků staví také čínské průmyslové společnosti před nové výzvy. Výrobce vybavení porubů v těžením průmyslu Zhengzhou Coal Mining Machinery Group proto v posledních pěti letech uvedl do provozu dvacet pět automatických svařovacích zařízení. Do budoucna bude v investicích pokračovat.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Automatizace není odpovědí na všechny otázky

Primárním cílem zavádění automatizace a robotizace je nejen zajistit více času, jak jsme si řekli v minulém díle, ale jejím účelem je také usnadnit lidstvu složité a zdraví škodlivé úkoly. Automatizace se nasazuje v oblastech stereotypní a nebezpečné práce. Motivací firem může být i škálovatelnost, maximalizace zisku a v neposlední řadě nižší počet lidských selhání. Tento díl našeho seriálu Fenomén automatizace se zamýšlí nad tím, proč, kde a jak automatizovat, a dalšími otázkami.

Roboty pro automobilový sektor

Kompletní obnova automatizovaných robotických linek iniciovaná vrcholovým managementem společnosti Magneti Marelli vedla v závodě nacházejícím se v Crevalcore (územně správní celek města Bologna) ke zvyšování počtu zaměstnanců i efektivity těchto automatizovaných výrobních linek. Jak vysvětluje Marco Calabrese, ředitel údržby výrobního závodu, mnoho úkolů, které byly manuálního charakteru, je nyní zautomatizováno. „V těchto případech potřebujeme dosáhnout vyšší přesnosti, opakovatelnosti, výkonnosti a výrobní kvality a v zájmu vyšší efektivity samozřejmě i snížit dobu trvání cyklu. Integrací robotické automatizace zvýšila kvalitu a produktivitu práce a vedla i ke zvýšení počtu zaměstnanců pracujících v našem závodě.“

Automatizace ve výrobním podniku Maserati

S pomocí článkových robotů a vyspělých softwarových aplikací, které jsou schopny simulovat každou výrobní fázi, využívá firma Maserati inovativní robotická řešení od společnosti Comau pro konstruování dvou nejluxusnějších vozů této společnosti – Quattroporte a Ghibli.

Výrobní linka pro karoserie Vespa

Vyrobit karoserii skútru Vespa je velmi náročné. Je tvarovaná a má různá zakřivení, která velmi komplikují realizaci a navrhování svařovacích bodů. Je nutné se do ní dostat, a kvůli tomu je třeba překonávat různé překážky nebo pracovat na velice malých vymezených plochách. Karoserie je koneckonců srdcem Vespy a z technologického hlediska je tedy třeba věnovat jí maximální pozornost.

Strojové učení pro senzory

Dnes je možné nalézt mikrokontroléry (jednočipové počítače) v prakticky jakémkoli technickém zařízení počínaje pračkami až k měřičům tlaku a nositelné elektronice. Výzkumní pracovníci Fraunhoferova institutu mikroelektronických obvodů a integrovaných systémů řízení (IMS, ISŘ) vyvinuli AIfES, koncept umělé inteligence (AI) pro mikrokontroléry a senzory, který obsahuje plně nastavitelnou umělou neuronovou síť. AIfES je na platformě nezávislá knihovna pro strojové učení, kterou lze využít k realizaci samostudijní mikroelektroniky, která nevyžaduje spojení s cloudem nebo vysoce výkonným počítačem. Systém umělé inteligence určený pro senzory je schopen rozeznat rukopis a gesto, což umožňuje například zadávání vstupních dat gestem, běží-li knihovna na nositelné elektronice.

Solární článek Amorton na Amperu

Kromě nových technologií v oblasti automatizační techniky, elektromechanických i polovodičových relé bude společnost Panasonic na Amperu 2019 představovat amorfní křemíkový solární článek - Amorton. Tento unikátní zdroj energie s dostatečným výkonem pro napájení elektroniky nezatěžuje životní prostředí žádnými CO2 či jinými skleníkovými plyny a je tak ideální ekologickou alternativou standardních baterií.

Aktuální možnosti v laserovém svařování

Laserové svařování lze v dnešní době považovat za velice moderní technologii. Vysoké svařovací rychlosti, štíhlý svar a z toho plynoucí výhody jsou pozitiva, která umožnila začlenění této metody do progresivních výrobních technologií. Tento článek si klade za cíl představit aktuální možnosti laserových svařovacích technologií.

Digitalizujeme svět obrábění

Digitalizace v oblasti obráběcích strojů je poměrně nový fenomén. Svět digitalizace se stává svébytným ekosystémem a Siemens jako jediný má pro jeho vytvoření a fungování potřebnou škálu nástrojů – od simulačních programů pro plánování a virtuální zprovoznění strojů, výrobků i procesů přes řídicí systémy a další prvky průmyslové automatizace po monitoring a sběr dat, cloudová úložiště i manažerské nadřazené systémy. Jaké výhody digitalizace přináší, ukázal Siemens na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně mimo jiné také na prototypu multifunkčního obráběcího centra MCU450 společnosti Kovosvit MAS.

Automatická optimalizace posuvů a pohonů obráběcích strojů

Před více než rokem uvedla společnost Siemens do prodeje nový, podstatně funkčně vylepšený software 4.7 pro NC řídicí systémy Sinumerik 840D sl a 828D. Na nové funkce softwaru, které výrazně vylepšují vlastnosti řídicího systému Sinumerik v oblasti programování a obsluhy, jsme se soustředili v článku ve vydání č. 1,2/2017 (viz. www.mmspekturm.com/170148). V tomto příspěvku se budeme věnovat detailněji výrazné změně softwaru 4.7 v oblasti seřizování a optimalizace posuvů a hlavních pohonů.

Lasery pro značení plastů, řezání skla, svařování mědi

Nejen na veletrhu v Mnichově, kam přehlídka laserů z podstaty patří, představila společnost Trumpf lasery s různými možnostmi aplikací. Potkáme je i na brněnském veletrhu.

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