Měřicí přístroje a systém správy nástrojů

Máme-li přesně obrábět, je třeba kontrolovat nejen rozměry obrobků, ale i řezných nástrojů. K tomu slouží měřicí a seřizovací přístroje, které se používají ve výrobních firmách, nebo měřicí a kontrolní přístroje, které využívají především výrobci řezných nástrojů. Jejich předním světovým výrobcem je společnost Zoller, která má v Brně zastoupení pro Českou a Slovensku republiku. O rozhovor na tato témata jsme požádali Karla Suchnu, jednatele společnosti Zoller Czech.

Zoller je německá firma, která vznikla těsně po druhé světové válce, v roce 1945. Původně byla zaměřena na běžnou strojírenskou výrobu, ale v roce 1958 začala pro vlastní potřebu vyrábět seřizovací přístroje, které tehdy nebyly na trhu dostupné. Jelikož o ně měly zájem i další strojírenské firmy, zahájila společnost Zoller v roce 1968 jejich sériovou výrobu. Následně začala po celém světě vznikat zastoupení a prvním z nich byla dceřiná společnost Zoller Austria, která vznikla v roce 1987 a později založila další pobočky – Zoller Polska a Zoller Czech. K dnešnímu dni firma Zoller vyrobila a dodala do celého světa více než 40 000 přístrojů.

MM: Pane Suchno, kde se vlastně přístroje značky Zoller vyrábějí?

K. Suchna: Zoller je rodinná firma, která je nyní ve vlastnictví již třetí generace rodiny Zollerů. Původně se výrobní závod nacházel v Ludwigsburgu, poté ve Freigergu, ale v roce 2008 byl otevřen nový závod v Pleidelsheimu ve stuttgartské aglomeraci, kam byla výroba kompletně přestěhována. Koncept je založen na německé kvalitě, kdy se vše dělá pod jednou střechou, tedy vše je „made in Germany“. V Pleidelsheimu máme kompletní konstrukci, montáž i vlastní oddělení vývoje softwaru, kde pracuje více než 25 programátorů. Dnes už totiž nejde jen o samotné měřicí přístroje, ale o celé komplexní systémy správy nástrojů, kde je softwaru potřeba opravdu hodně. Po celém světě pak máme prodejní a servisní centra, aktuálně máme zastoupení přibližně v 50 zemích.

V ČR byla společnost Zoller zastoupena od roku 1993, nejprve prostřednictvím obchodní firmy. V roce 2008 přišel další logický krok, tedy založení vlastní pobočky. V roce 2017 byla založena dceřiná společnost Zoller Czech, s. r. o., se sídlem v Brně, která se těmto produktům věnuje stoprocentně, včetně podpory, servisu, kalibrace atd. Já osobně jsem v kontaktu s měřicími přístroji Zoller od roku 2001.

MM: Jak vlastně původní měřicí a seřizovací přístroje vypadaly ve srovnání s dnešními?

K. Suchna: První sériově vyráběné přístroje z roku 1968 byly horizontální konstrukce, tedy s vodorovným vřetenem, do něhož se upínal nástroj. Břity nástroje se měřily mikroskopem, později projektorem. Už od začátku se jednalo o čistě optické, bezdotykové měření nástrojů. Nástroj se prosvítil, jeho zvětšený obraz se promítl na matnici a proměřil prostřednictvím nitkového kříže v osách X a Z. Výroba těchto přístrojů byla ukončena v roce 1998, ale zákazníci je dosud mají a využívají. Například nejstarší funkční přístroj, který mám osobně na starosti, pochází z roku 1976. I pro takto staré přístroje jsme schopni dodávat náhradní, resp. kompatibilní díly, jako projektory, elektroniku, lineární vedení, pravítka apod.

Hlavním důvodem ukončení výroby projektorových měřicích přístrojů byl nástup moderních kamerových systémů. První kamerové zpracování obrazu jsme představili v roce 1992, jednalo se o převratnou technologii AWV. Druhá generace přišla v roce 1998, to byl nástup technologie Saturn. Hlavní výhodou zde bylo, že nitkový kříž automaticky skočil na nástroj. Zatímco na projektorech bylo nutné najíždět nitkovým křížem na břit manuálně, pomocí ručních koleček, u kamer stačilo obsluze najet nahrubo a kříž se díky použitému kamerovému zpracování obrazu „přilepil“ na měřený břit. Tím byla eliminována chybovost měření v případě nepřesného ručního najetí a výrazně zvýšena procesní bezpečnost měřicího procesu. To byl obrovský skok kupředu. Přitom cena základních kamerových systémů byla téměř stejná jako cena projektorů.

Aktuálně používáme moderní kamery, které jsou zase o řád přesnější. Tyto kamery dokážou filtrovat stíny. Například při proměřování frézy nástroj rotuje ve vřetenu, přičemž logicky vznikají stíny a nástroj pak vypadá jako rozostřený. Nová technologie toto dokáže odfiltrovat, takže nedochází k optickému zkreslení a přesnost šla díky tomu opět nahoru. Garantovaná opakovatelná přesnost měření v osách X a Z je nyní do dvou mikrometrů.

Všechny měřicí přístroje jsou vyráběny v závodě v Pleidelsheimu.

MM: Ruku v ruce s měřicími přístroji jde samozřejmě software…

K. Suchna: Ano, zatímco dříve byl na prvním místě hardware – seřizovací přístroj –, který dokázal změřit základní parametry nástroje, v posledních letech se do popředí dostává software, který tato data dokáže dále zpracovávat. Tato éra u nás začala již u prvních přístrojů s kamerovým zpracováním obrazu, ale ke skokovému nárůstu aplikací došlo v roce 2007, kdy byl na trh uveden nový moderní měřicí software Pilot 3.0, který aktuálně používáme. Vyznačuje se modulární stavbou, což znamená, že dokáže komunikovat s jakoukoliv periferií, s jakýmkoliv externím softwarem, obráběcími stroji, výdejními automaty, CAM systémy, skladovým hospodářstvím, čipy, RFID, QR kódy aj. Možnosti jsou v podstatě neomezeny.

Přístroj Bravo 1 kombinoval projektorové měření a softwarové vyhodnocování měření.

Projektor V 600 je zástupcem optických přístrojů vyráběných před nástupem kamerových systémů.

MM: To jsme se dostali od měřicích přístrojů poměrně daleko, až někam do oblasti organizace výroby...

K. Suchna: Je to tak. Před rokem 2000 málokdo uvažoval o tom, že by se naměřená data zpracovávala a posílala elektronicky dál. Klasický výstup byl na tiskárnu. Buď se naměřené hodnoty vyloženě ručně opsaly, nebo se poslaly do tiskárny samolepicích štítků, které se na jehličkové tiskárně vytiskly a nalepily na nástroj, jenž byl tímto identifikován. Mohlo tam být samozřejmě také nějaké označení, identifikační číslo apod. Obsluha stroje musela tento nástroj vzít do ruky a ručně zapsat hodnoty Z a X do řídicího systému stroje. Tento systém se používá dodnes, ale už není z mnoha důvodů preferován. Především je tu vliv lidského činitele, kdy při přepisu hodnot může dojít k chybě. Když obsluha udělá chybu v desetinné tečce a následkem toho stroj nabourá, škody mohou být statisícové i vyšší. Pokud uživatel bude přepisovat celou tabulku nástrojů, kterých může být třeba třicet nebo padesát, stojí půl hodiny u stroje a jenom „datluje“ čísla, což je s ohledem na dnešní dobu a Průmysl 4.0, který musíme zmínit, naprosto nevyhovující a nechtěné.

Správa nástrojů TMS – digitální tok nástrojových dat

Uvedení softwaru Pilot 3.0 v roce 2007 přineslo nové možnosti zpracování a využití dat. Většina přístrojů, které dnes prodáme, umožňuje výstup dat na obráběcí stroj. To znamená, že po změření nástroje je možné vytisknout etiketu – to se také dosud dělává, ale už jen pro kontrolu – a přes postprocesory, které rovněž dodáme a odladíme, se data pošlou přes síť buď přímo do řídicího systému stroje nebo do souboru, který se pak načítá do řídicího panelu stroje. Obrovskou výhodou je, že obsluha stroje nezapisuje nic ručně a neztrácí tím čas.

Správa nástrojů TMS v praxi: výdejní skříně Zoller Smart Cabinets

MM: Zmínil jste také propojení do systému správy nástrojů.

K. Suchna: O správě nástrojů se dnes hodně mluví a všechny to zajímá, je to vlastně přímý důsledek akce Průmysl 4.0. Všechna data o nástrojích jsou v tomto případě uložena na jednom centrálním úložišti, které se v našem případě nazývá Zoller TMS (Tool Management Solutions). Celý řetězec správy nástrojů je poměrně dlouhý. Naše odpovědnost začíná v okamžiku, kdy zákazníkovi přijde zakázka, začne ji zpracovávat a vytvářet CAM program, přičemž si technolog sahá z CAM systému pro nástroje, které jsou uloženy v naší centrální databázi. Nástroj musí být zadán parametricky a musí být k dispozici 2D a 3D grafika, aby s ním CAM systém dokázal pracovat. Jakmile je program hotov, CAM systém vytvoří seznam nástrojů, kterému se obvykle říká seřizovací list. To je taková návodka pro člověka, který v seřizovně sestaví nástroj podle požadavků programátora. Nástroje přitom může vybírat buď z nějakého regálu, anebo z výdejního automatu. V seřizovně by měl být vhodný seřizovací přístroj, do něhož se na dvě až tři kliknutí načtou data ze seřizovacího listu, mechanicky sestavené nástroje se změří a seřídí podle požadavků programátora. Změřené nástroje se pak obvykle uloží do nějakého vozíku a soubor naměřených dat se pošle přes síť do obráběcího stroje. Systém Zoller spolupracuje se všemi moderními typy řídicích systémů.

Celý řetězec, o který se staráme, tedy zahrnuje rozhraní na CAM systém, seřizovací přístroj a výstup na obráběcí stroj, přičemž všechna data jsou uložena v jedné centrální databázi Zoller. Ta je uložena na serveru zákazníka, který ji sám spravuje a doplňuje.

Obsluha měřicího a seřizovacího přístroje kolaborativním robotem cora

MM: Jaké jsou další výhody?

K. Suchna: To, aby nástrojová data běžela elektronicky přes centrální databázi, je jedním z přímých požadavků Průmyslu 4.0. Co nám to přinese? Když se výroba opakuje, uživatel pouze v centrální databázi vyhledá příslušnou zakázku a vidí, jaké nástroje byly použity, jak byly seřízeny, jaké byly řezné podmínky, materiály atd. Pokud zákazník chce na obrobku udělat nějakou změnu, stačí provést pouze potřebnou opravu, protože všechno už je v databázi uloženo. Zmiňoval jsem, že software Pilot 3.0 je modulární, takže na databázi lze připojit i další moduly. Software například dokáže hlídat sklad a minimální zásobu potřebných nástrojů. K dispozici jsou také statistiky, s jejichž pomocí lze vyhodnocovat, kolikrát byl který nástroj použit na kterém stroji, kolikrát byl na přeostření, lze se podívat, kolik který uživatel spotřebovává nástrojů atd. Podobných modulů jsou desítky.

MM: Jak využíváte internet věcí nebo cloudy?

K. Suchna: S cloudy samozřejmě pracujeme, protože většina významných dodavatelů nástrojů nabízí cloudovou službu, jejímž prostřednictvím mohou uživatelé získat data o nástrojích, jako 2D nebo 3D grafiku, řezné podmínky apod. Z těchto cloudů dokážeme získávat potřebné informace.

MM: Jaké jsou tedy trendy ve vašem oboru?

K. Suchna: Zákazníci dnes řeší hlavně správu nástrojů a zkrácení přípravných časů. Správa nástrojů je se seřizovacím přístrojem základní podmínkou pro to, aby celý řetězec fungoval. Takže v centru pozornosti už nestojí pouze seřizovací přístroj, ale jedná se o komplexní softwarové a hardwarové řešení. V této oblasti probíhá obrovský vývoj a projekty jdou cestou stále rozsáhlejších softwarových řešení ve spojení s kvalitními seřizovacími přístroji. Dalším trendem je automatizace a robotizace měření, což se u nás zařadilo mezi standardně vyráběná řešení.

Automatická linka roboSet zahrnuje kromě obsluhy měřicího stroje i laserový popis a ultrazvukové čištění nástrojů.

MM: Na kterou část procesu je tato automatizace zaměřena?

K. Suchna: U nás je to o tom, že u přístroje nemusí stát člověk a vkládat nástroje do vřetena. Měření nástrojů je plně CNC automaticky řízeno, což je u nás standardem více než 25 let. Navíc robot může nástroje skládat a vkládat je například do tepelného upínače. Jedná se pak o plně automatizované linky, které jsou určeny hlavně pro automobilový průmysl, kde se pracuje s velkým počtem stejných nástrojů.

MM: Na loňském AMB ve Stuttgartu jsem na stánku firmy Zoller viděl kolaborativní robot, který si otevíral šuplíky s nástroji a vkládal je do vřetena přístroje. Jedná se o standardní řešení?

K. Suchna: V tomto případě se jedná o řešení s robotem Cora, které bylo na AMB představeno jako novinka. Robot zde zakládá nástroje do vřetena a změřené ukládá například do vozíku nebo do regálu. Tím nahrazuje obsluhu, která u přístroje nemusí stát. Aplikace je určena hlavně pro hromadnou výrobu.

Pro výrobce nástrojů, kde se jedná o tisícikusové série, dodáváme celé automatizované linky, jejichž součástí je klasický robot. Přístroj pak pracuje celou noc nebo celý víkend bez zásahu uživatele. Nástroje určené ke kontrole se uloží do paletek, což také může dělat robot. Další robot pak nástroje postupně vkládá do vřetena, kde se automaticky proměří řezná geometrie a změřené nástroje robot opět vkládá do paletek – do zelené, pokud nástroj vyhovuje, nebo do červené, pokud je potřeba něco opravit. Může to být spojeno i s laserovým popisem, kdy se na nástroj doplní logo výrobce, výrobní číslo a další požadované údaje.

MM: Můžete blíže představit portfolio vašich přístrojů?

K. Suchna: Zoller se v současnosti zabývá čtyřmi hlavními oblastmi, jimiž jsou měřicí a seřizovací přístroje, měřicí a kontrolní přístroje, správa nástrojů včetně skladových skříní a automatizace. Měřicí a seřizovací přístroje se používají tam, kde se obrábí, tedy v nástrojárnách, v automobilovém či leteckém průmyslu apod., zatímco měřicí a kontrolní přístroje jsou určeny především pro výrobce a ostřírny nástrojů. Ale neplatí to doslova – máme zákazníky, kteří obrábějí a pořizují si i kontrolní přístroje, jimiž si proměří geometrii a dělají si 100% vstupní kontrolu nástrojů. Software se týká všech a automatizace zahrnuje zmíněné roboty.

V sortimentu tak máme desítky typů přístrojů různých typů a velikostí a tři typy softwaru. Každý přístroj se sestavuje na zakázku podle požadavků zákazníka, málokdy jsou dva přístroje zcela totožné. Přístroje mohou být manuální nebo CNC řízené. Zoller je jedinou firmou na světě, která nabízí vše od nejjednodušších manuálních přístrojů až po plné automaty s robotem. V současné době jsme schopni nabídnout přístroje, které mohou mít až šest CNC řízených os, dvě měřicí kamery, dotykovou sondu a další vybavení.

MM: Takže využíváte i dotykové měření?

K. Suchna: Ano, využíváme, protože optika má také svoje hranice a nevidí například skryté břity, nedostane se všude, takže na změření určitých parametrů je dotyk vhodnější. Běžné stopkové nástroje se dnes ale měří plně opticky, bezdotykově.

MM: Využívají měřicí a seřizovací přístroje i menší zákazníci?

K. Suchna: Pokud budu mluvit za Zoller Czech, máme zákazníky, kteří mají 1–2 obráběcí stroje, v podstatě garážové firmy, ale i zákazníky, kteří mají 50 strojů i více. Je to vždy o přístupu člověka, jestli se chce vydat moderní cestou měření mimo stroj, anebo cestou měření ve stroji. Obráběcí stroj si sice dokáže změřit základní parametry nástroje, ale není to produktivní. Jedná se o drahý stroj, který má drahý strojní čas, a měly by z něj tedy lítat třísky. Neměl by měřit nástroje, protože jde o mrtvý, neproduktivní čas. To je jednoduchá matematika – čas na výměnu nástroje krát počet výměn za směnu krát počet směn krát počet strojů… Díky použití měřicího a seřizovacího přístroje se zvýší produktivita obráběcího stroje přibližně o 15 %. Obecně platí, že do stroje by neměl jít žádný nástroj, který neprošel měřením a kontrolou. Stroj navíc nedokáže změřit všechny parametry nástroje, všechny velikosti nástrojů nebo kontrolovat opticky kvalitu řezné hrany. Seřizovací přístroj to zvládá, a navíc je měření přesnější. A to nemluvím například o seřizování vyvrtávacích tyčí nebo čelních fréz, což je bez seřizovacího přístroje dnes již těžko myslitelné.

MM: Kolik seřizovacích přístrojů běžná firma potřebuje?

K. Suchna: To je případ od případu. Máme zákazníka, který má pět obráběcích strojů a pět seřizovacích přístrojů. To znamená, že u každého stroje stojí jeden, protože se jedná o velká horizontální centra. Nebo máme zákazníka, který má padesát strojů a jeden seřizovací přístroj. Záleží hodně na typu výroby a na tom, jaké se používají nástroje, ale většinou je to tak, že jeden seřizovací přístroj obslouží i desítky strojů.

MM: Co můžete nabídnout v oblasti servisu?

K. Suchna: Technická podpora v češtině tady funguje naplno od roku 2001. Po založení společnosti Zoller Czech, s. r. o., před dvěma lety nabízíme plnohodnotný servis s českým technikem včetně následných kalibrací a údržby přístrojů. Co zákazníci hodně využívají, je vzdálený přístup přes internet, jehož prostřednictvím jsme schopni velmi rychle reagovat na různé updaty, nastavení, provádět dodatečná školení a samozřejmě také servis. K zákazníkovi pak v těchto případech není nutné fyzicky jezdit, a pokud se jedná o softwarovou záležitost, lze to řešit na dálku. Pokud nám zákazník udělí souhlas, máme přístup i k údajům z různých senzorů. Všechny tyto věci šetří čas a i peníze. Jde to ruku v ruce s Průmyslem 4.0.

MM: Na co se tedy mají vaši zákazníci připravit? Na Průmysl 4.0?

K. Suchna: Můj názor je, že velká část uživatelů v ČR a na Slovensku na Průmysl 4.0 ještě není plně nachystána, ale pokud se data ze seřizovacího přístroje posílají přímo do strojů, část požadavků už je tím splněna. V zavádění těchto technologií je v naší oblasti lepší postupovat průběžně po menších krocích. Díky tomu, že máme kompletní řešení a umíme nabídnout vše z jedné ruky, lze systém pomalu rozvíjet a doplňovat. Ale je to budoucnost, která nás nemine. Od kolegů ze zahraničí vím, jak do Industrie 4.0 firmy mohutně investují, aby tato koncepce měla smysl a byla zajištěna průchodnost dat celou výrobou. Vyžaduje to nemalé investice, ale je to směr, který nás bude potkávat.

MM: Děkuji za rozhovor.

Pavel Marek, foto: Zoller
pavel.marek@mmspektrum.com

www.zoller.cz