Témata
Reklama

Modulární systém krytování obráběcích strojů

16. 02. 2011

Kryty a kapotáže obráběcích strojů neplní jen praktickou funkci ochrany funkčních částí stroje a okolního prostředí před doprovodnými produkty procesu obrábění, jsou také významným prostředníkem mezi funkčními kvalitami stroje a jeho uživatelem. Tvarování a uspořádání kapotáže stroje vytváří pracovní prostředí stroje, může významně přispívat k ovlivnění psychologie práce obsluhy a její celkové výkonnosti vhodným ergonomickým řešením a v neposlední řadě se stává rovněž výrazem celkové úrovně technické kvality a zpracování stroje.

Matěj Sulitka

Zástupce vedoucího pro rozvoj spolupráce Ústavu výrobních strojů a zařízení a Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (RCMT) na ČVUT v Praze, fakultě strojní. Vedoucí skupiny Modelování a simulace a odborný garant výzkumného tématu Digitální dvojčata strojů a procesů. Od svého nástupu do RCMT v roce 2005 se zaměřuje zejména na výpočetní modelování a optimalizaci stavby obráběcích strojů, dynamické chování strojů, simulace CNC obrábění a interakci stroj – proces. Je úspěšným řešitelem mnoha projektů spolupráce s průmyslem. Je také vyhledávaným designérem tuzemských výrobců obráběcích strojů

Komplexní přístup k návrhu stroje zahrnující i tvarové řešení kapotáže a ergonomie ovládaní je obecně označováno souhrnným pojmem design. V poslední době je zřetelné, že se komplexní designérská řešení stále více uplatňují i v oblasti obráběcích strojů. Prostřednictvím designu mohou výrobci dosáhnout kromě výše zmíněných parametrů i charakteristického výrazu napomáhajícího v konkurenčním prostředí trhu lepšímu zviditelnění a prosazení svých strojů. Někteří výrobci obráběcích strojů se zabývají vlastní konstrukcí a výrobou krytů a kapotáží, jejichž úroveň návrhu i provedení tak mohou snadno přímo ovlivňovat. Jiní objednávají dodávku kompletního řešení krytování strojů u externích firem, které mohou v těchto případech společně s konstrukčním návrhem výhodně nabízet i komplexní řešení designu krytů.

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 1. Uvažované tvarové varianty panelů.

Modulární systém krytování strojů

Při spolupráci firmy Hestego, tradičního českého výrobce krytování a kapotáží obráběcích strojů, a Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii při ČVUT v Praze vznikla myšlenka vytvořit modulární stavebnicový systém krytování strojů. Většina vnějších krytů a kapotáží je konstrukčně řešena jako samonosná ze vzájemně spojovaných panelů. Při takto pojaté konstrukci krytů se proto nabízí možnost navrhnout systém základních modulů panelů, z nichž by bylo možné neomezeně sestavovat různá řešení krytování strojů. Součástí zadání tvorby modulárního systému je ovšem nabídnout nejen vhodně zvolenou rozměrovou řadu základních panelů, ale systém navrhnout i jako základ pro možnost sestavování tvarově pojatých kapotáží strojů. Záměrem je vytvořit systém několika prvků, jejichž vzájemnými kombinacemi bude možné vytvářet charakteristická tvarová řešení. Pro výrobce strojů by se tak otevřela příležitost s požadavkem dodání krytů stroje současně zvolit i vlastní tvarové řešení, které se může stát nositelem charakteristického firemního designu.

Obr. 2. Skica možného tvarování krytu obráběcího centra s využitím modulárního systému panelů.

Studie modulárního systému

V úvodní fázi řešení projektu bylo rozhodnuto vytvořit studii, která bude uvažovat využití klasické výrobní technologie krytů z ocelových plechů a zaměří se především na ukázku možnosti navrhnout systém s dostatečnou tvarovou variabilitou. Jako jeden z charakteristických znaků systému krytování byl zvolen princip přiznaných technologických spár spojovaných panelů. Síť vhodně navrženého dělení ploch se stává jednak výrazným vizuálním prvkem krytování, přináší ovšem i praktické výhody. Odstraněno je tímto způsobem v jiných případech stavby krytů používané a technologicky náročnější spojování velkých ploch navařováním plátů plechu a kytování vzniklých přechodů. Lze rovněž spojovat panely již nabarvené a vytvářet tak snadno různá barevná řešení krytů stroje.

Vytvořen byl návrh schématu možných variant panelů, které kombinují ploché panely s doplňkovými tvarovými díly. Zamýšlenou řadu tvarových typů panelů ukazuje schematicky obr. 1. Kromě plochých (1) a na velký poloměr zaoblených panelů (2) jsou uvažovány i přechodové zaoblené panely (3), koncové panely se sražením (4) a doplňkové panely s profilovanou výplní (5). Zaoblení ploch lze realizovat pružným ohybem plechu na tvarová žebra.

Obr. 3. Tvarová studie možnosti kombinací navrženého systému modulárních panelů krytů. Zaoblené panely (2) jsou využity na boku krytu.

Jednu z úvodních úvah, naznačujících možnosti tvarování krytu, ukazuje obr. 2. Na příkladu středně velkého obráběcího centra jsou s využitím řady panelů zobrazených na obr. 1 dále rozvíjeny možné tvarové varianty krytu. U varianty na obr. 3 je využito zaoblených panelů (2) pro kryt boční části stroje, v níž se pohybuje obsluha a zaoblení tak přispívá ke zvýšení psychologického pocitu jistoty obsluhy. V pohledu zadním na obr. 4 je naznačena možnost řešení barevnosti krytu skladbou různě velkých a samostatně barvených panelů. Ukázána je i možnost využití panelů s profilovanou výplní pro optické členění velkých ploch.

Obr. 4. Pro optické strukturování velkých ploch lze využít panelů s profilací (v zadní části krytu).

Příklad varianty na obr. 5 ukazuje možnost jiného uspořádání panelů s použitím zaoblených panelů typu (3) na bočních svislých hranách. Zaoblení bočních panelů může při častém pohybu obsluhy v oblasti přechodů čela a boků přispívat k potlačení psychologicky nepříznivého působení ostrých hran a zvýšení bezpečnosti.

Obr 5. Jiná možnost tvarování s využitím zaoblených panelů (3) na bočních svislých hranách čela krytu.

Navržený princip skladby dílů modulárního systému krytů je podrobněji rozpracován na příkladu krytu centra větší velikosti. Analýzou proporcí požadovaných rozměrů krytování byl navržen základní systém velikostí panelů v řadě 0,5 x 1 m, 0,5 x 2 m, 1 x 1 m a 1 x 2 m. Na obr. 6 je ukázka řešení čela stroje s využitím zaoblených panelů tvarového typu (3) na horní a spodní vodorovné hraně a atypickým řešením pravé strany se zešikmením, které se stává charakterizujícím prvkem celkového tvarového řešení. Schéma skladby panelů je patrné z obr. 7, přičemž i v boční části krytu je užito motivu šikmého dělení rozměrově atypických panelů. Jejich prostřednictvím je dosaženo požadované délky zadní části krytu stroje.

Obr. 6. Aplikace modulárního systému na kryt většího typu obráběcího centra.
Obr. 7. Ukázka skladby modulárních panelů na kryt zadní části stroje.

Uplatnění modulárního systému

Návrh modulárního systému se bude dále vyvíjet s cílem sestavit konečný počet typových a rozměrových variant panelů. Zvolený princip samonosné konstrukce montovaných panelů se na základě provedených studií ukazuje jako vhodný základ systému, který umožňuje i při omezeném počtu základních tvarových variant panelů dosáhnout možností tvarové variability sestavených celků. Výrobcům obráběcích strojů se prostřednictvím navrhovaného systému nabízí především možnost získat formou katalogového výběru nabízeného firmou Hestego kompletní řešení krytů strojů, včetně designu s charakteristickým individuálním výrazem.

Ing. Matěj Sulitka, Ph.D.

Ing. Josef Vosolsobě

m.sulitka@rcmt.cvut.cz

Tyto výsledky byly získány za finanční podpory Ministerstva průmyslu a obchodu v rámci projektu A2-2TP1/092 v programu Trvalá prosperita.

Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii, ČVUT v Praze

Hestego

Reklama
Související články
Teleskopické kryty s rodným listem

Moderní obráběcí stroje jsou sofistikované mechatronické celky, kde pohyb jednotlivých částí stroje zajišťují pohybové osy (lineární a rotační) vybavené vedením, zpětnovazebně řízeným pohonem a vhodným krytem. Ačkoliv kryty nejsou vnímány jako klíčový komponent stroje, díky zajištění ochrany osy před nepříznivými vlivy okolí a znečištěním od výrobního procesu pomáhají zajistit spolehlivost chodu celého stroje. Krytování však působí v rámci pohybové osy jako přidaná hmota a zdroj pasivních odporů. Tím jsou negativně ovlivněny vlastnosti osy (např. dynamika a přesnost pohybu) a množství energie, nutné pro vyvození pohybu.Moderní obráběcí stroje jsou sofistikované mechatronické celky, kde pohyb jednotlivých částí stroje zajišťují pohybové osy (lineární a rotační) vybavené vedením, zpětnovazebně řízeným pohonem a vhodným krytem. Ačkoliv kryty nejsou vnímány jako klíčový komponent stroje, díky zajištění ochrany osy před nepříznivými vlivy okolí a znečištěním od výrobního procesu pomáhají zajistit spolehlivost chodu celého stroje. Krytování však působí v rámci pohybové osy jako přidaná hmota a zdroj pasivních odporů. Tím jsou negativně ovlivněny vlastnosti osy (např. dynamika a přesnost pohybu) a množství energie, nutné pro vyvození pohybu.

Vývoj v oblasti krytování pohybových komponent strojů

Vzhledem k nevlídným podmínkám, které panují v pracovním prostoru obráběcího stroje, je velmi důležité dbát na kvalitu krytování důležitých komponent. Nejčastěji využívané teleskopické kryty jsou hlavní bariérou zabraňující vstupu horkých třísek, abraziva a řezných kapalin do prostoru pohybových mechanismů strojních os. Životnost samotného obráběcího stroje se tak do značné míry odvíjí od kvality utěsnění kritických komponent. Nové materiály třecích a tlumicích prvků, systém odpojení části krytu a inovovaný princip vynuceného pohybu segmentů krytu jsou příkladem inovací v oblasti ochrany vodicích ploch a komponent pohybových os strojů.

Zvyšování energetické efektivity obráběcích strojů

Koncem roku 2016 byl zahájen projekt zaměřený na zvyšování energetické efektivity obráběcích strojů tradičního českého výrobce – Kovosvit MAS. Ve spolupráci s výzkumným centrem pro strojírenskou výrobní techniku a technologii – RCMT – byly započaty práce na vývojovém projektu, který si klade za cíl přistoupit komplexně k problematice energetické efektivity strojů.

Související články
Aktuální trendy v oboru obráběcích strojů

Obor obráběcích strojů prochází velkými změnami, které pravděpodobně nejsou na první pohled tak zřetelné. Požadavky na stroje se mění v důsledku postupných proměn světa okolo nás a výrobci strojů na to reagují, aby si zajistili potřebnou konkurenceschopnost.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Již druhý hybridní stroj WeldPrint

Kovosvit MAS ve spolupráci s ČVUT vyvinul již druhý tzv. hybridní stroj pod obchodním názvem WeldPrint. Jde o technologii 3D tisku z kovu plně vyvinutou v České republice patřící do kategorie Hybrid Manufacturing (HM). Umožňuje vytvářet kovové dílce navařováním pomocí elektrického oblouku a jejich obrábění v jednom pracovním prostoru s výrazně menšími náklady než u jiných technologií 3D tisku z kovu. Nový stroj bude díky nižší pořizovací ceně dostupnější než jeho předchůdce.

Zvyšování užitné hodnoty obráběcích a tvářecích strojů

Konkurence v oboru prodeje obráběcích strojů je velká a všechny firmy hledají způsob, jak nabídnout koncovému uživateli vyšší užitnou hodnotu. Tato užitná hodnota se posuzuje podle parametrů koncové výrobní technologie (přesnost, jakost, produktivita, celkové náklady) a pro výrobce obráběcích strojů je to jeden z bodů, kde mohou technickými znalostmi a inovacemi ovlivnit svou konkurenceschopnost na trhu.

Aktuální přístupy ke zvyšování produktivity třískového obrábění

V každé výrobní technologii neustále klademe nové požadavky na zvyšování produktivity, přesnosti, jakosti, efektivity, spolehlivosti apod. Produktivita je jedním z důležitých parametrů, na jejichž základě lze technologie mezi sebou srovnávat. Třískové obrábění si z pohledu produktivity neustále udržuje významné postavení, neboť je schopno zajistit všechny výše uvedené požadavky i pro velmi přesné dílce. Výše celkové produktivity a samozřejmě i ostatních parametrů je dána každým článkem z tohoto řetězce: zvolený nástroj – upnutí nástroje – řezné podmínky – upnutí dílce – zvolená strategie obrábění – NC kód (vazba na CAM a postprocesor) – možnosti stroje z pohledů parametrů pohonů a též jeho technologické konfigurace (multifunkčnost) – řídicí systém.

Spolupráce firem a univerzit přináší výsledky

Inovace v technickém vývoji výrobních strojů a technologií jsou nezpochybnitelnou povinností pro každou firmu, která chce dlouhodobě působit na současném vysoce konkurenčním trhu. Dlouhodobý vývoj ve firmách stojí především na šikovnosti a zkušenosti vlastních konstruktérů a technologů. Zapojení externích výzkumných pracovníků je pro firmu možností inspirovat se jiným pohledem, nalézt a rozvinout žádoucí řešení novým směrem a získat tak potřebný náskok před konkurencí. V oboru výrobní techniky a technologie je spolupráce firem a výzkumných institucí dlouhodobě intenzivní. Firmy mají své dobré partnery pro výzkum jak na technických univerzitách v Praze, Brně, Plzni, Liberci a Ostravě, tak i na mimouniverzitních pracovištích, např. v libereckém VÚTS nebo v kuřimském centru Intemac.

Upnutí obrobku ovlivňuje přesnost a produktivitu obrábění

Přesnost a produktivitu obrábění ovlivňuje mnoho faktorů. Svůj podíl na výsledku má typ a vlastnosti použitého obráběcího stroje, volba nástrojů a řezných podmínek, zvolená strategie obrábění a v neposlední řadě i způsob upnutí a vyrovnání dílce před obráběním. V některých specifických případech je volba upnutí klíčovým faktorem pro realizaci celé technologie v požadovaných parametrech.

Efektivnější obrábění díky lepšímu využití potenciálu řezných nástrojů

V dnešním silně konkurenčním prostředí je stále větší tlak na snižování konečné ceny produktu. Existuje v podstatě několik možných způsobů, jak v této soutěži s vlastní výrobou obstát. Jednou z nich je i efektivnější způsob výroby, a to při zachování nebo lépe zvýšení kvality obrobků. To samozřejmě platí i pro oblast výroby třískovými technologiemi obrábění.

160 let strojařského vzdělávání v Praze: Tištěné implantáty i oční endoskop

Moderní lékařství se neustále vyvíjí a stále více se spoléhá na inovativní materiály, diagnostické metody a technologie z jiných oborů. Proces zavádění nových materiálů a diagnostických metod v oblasti lékařství je zároveň nemyslitelný bez dlouhodobé spolupráce mezi výrobci a výzkumnými institucemi.

Prevence je základ, i váš stroj potřebuje péči

Firma Hestego nabízí rychlé řešení při neplánované odstávce vašeho obráběcího stroje kvůli poškozenému teleskopickému krytu. Tato situace může ohrozit dodací termíny a vést k vysokému penále. Důležité je jednat rychle a efektivně, abyste minimalizovali škody odstávkou způsobené. Spolupráce s firmou Hestego může být klíčem k rychlému řešení této situace.

Projekt Národní centrum kompetence - Strojírenství dosáhl úspěšných výsledků

Projekt Národní centrum kompetence - STROJÍRENSTVÍ (NCKS) byl realizován od ledna 2019 do prosince 2022. V konsorciu bylo zapojeno celkem 26 účastníků, z toho 9 výzkumných organizací a 17 průmyslových partnerů.

Průmyslová hybridní výroba a aditivní technologie

Tento článek se zabývá aktuálním vývojem v průmyslové hybridní výrobě a aditivních technologiích pro zpracování kovů. Rovněž je v textu prezentován výzkum a vývoj pro praxi v této oblasti, který v současné době probíhá v České republice.

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