Témata
Reklama

Řídicí systém z vlastní dílny, 1. díl: Filozofie jednoho zdroje

V sérii navazujících článků se budeme zabývat systémem OSP - P300A, který v současné době završuje řadu řídicích systémů vyvinutých a vyráběných společností Okuma pro řízení CNC obráběcích strojů rovněž původem z Okumy.

Ondřej Svoboda

Jednatel a spolumajitel společnosti Misan. Vystudoval čtyřleté gymnázium. Z mimoškolních aktivit se věnoval prakticky denně sportu. Po ukončení doktorského studia na ČVUT a nástupu do zaměstnání si dálkovou formou doplnil vzdělání v elektrotechnice (výuční list) z důvodu získání oprávnění pracovat samostatně na zařízeních pod napětím (vyhláška 50). Jeho volba padla na Strojní fakultu ČVUT, specializaci „výrobní stroje a zařízení“. Po ukončení doktorského studia spojeného se zaměstnaneckým poměrem ve Výzkumném centru pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT na Fakultě strojní ČVUT v Praze pracoval po dobu jednoho roku ve výrobním závodě jednoho z japonských výrobců obráběcích strojů v Anglii. Poté přišel do rodinné firmy Misan, kterou jeho otec spoluzakládal. Věří, že směřování jeho firmy najde pozitivní odezvu v českém průmyslu, jehož budoucnost vidí právě v zaměření na složité a přesné výrobky vyráběné s nejvyšší produktivitou. 

Krátký pohled do historie

Stejně jako mnoho jiných společností ve světě ani firma Okuma nevyráběla ve svých začátcích od roku 1898 stroje, které ji dnes činí světoznámou, ale stroje na výrobu japonských nudlí. Teprve po 20 letech začala výroba hrotových soustruhů – tehdy již pod názvem firmy Okuma Iron Works Ltd.

O schopnostech tehdejšího vedení firmy svědčí fakt, že již v roce 1937 opouštělo brány společnosti Okuma nejvíce obráběcích strojů v Japonsku. Dalším milníkem byl rok 1963, kdy firma dokončila vývoj NC řízení s absolutním odměřováním polohy (označeného jako OSP III – Okuma Sampling Path Control) a jako jediná v Japonsku začala dodávat stroje i řízení vlastnoručně vyrobené. Této filozofii zůstává věrná dodnes.

Reklama
Reklama
Reklama
Vývoj OSP, 1963–2020. (Zdroj: Misan)Konstrukce a vlastnosti tehdejšího systému OSP se rychle vyvíjely tak, jak probíhal vývoj elektrických a elektronických součástek. První generace řízení (60. léta 20. stol.) používala pevně propojené elektronické součástky. Mluvilo se o NC řízení. Ve skříních řízení druhé generace OSP (70. léta) se skrýval minipočítač s aplikačním softwarem. Stroje tedy už byly CNC. A třetí generace z 80. let měla CPU osazenou mikroprocesorem. Vnější vzhled se blížil dnešnímu provedení. V 90. letech přibyly mikroprocesory, začala se používat simulace a ethernet. Zatím poslední, pátá generace má otevřenou architekturu a neustále jí přibývají aplikace, mezi klíčové řadíme tzv. inteligentní funkce.


Otevřená architektura řídicího systému je důležitým předpokladem pro rozšíření vlastního obráběcího stroje o automatizační prostředky. Japonské zalíbení v automatizaci a zvláště robotice je obecně známé a tak ani společnost Okuma nemohla zůstat pozadu. V roce 2013 byla dokončena továrna vybavená bezobslužnými obráběcími stroji Dream Site 1. O čtyři roky později následovala Dream Site 2. Nedávno Okuma spustila v japonském městě Kani Dream Site 3. Aby obráběcí stroj mohl pracovat bez obsluhy, musí být především jeho mozek – OSP – dokonalý.

Dream Site 1 (část obrobny, Okuma PVS). (Zdroj: Misan)

Monozukuri a Okuma

Výjimečné postavení této společnosti ve světě je do značné míry dáno její filozofií. Okuma od prvního NC řízení OSP III v roce 1963 drží filozofii „jednoho zdroje“, tj. jednoho výrobce stroje i řízení. Stejně tak se nezříká odpovědnosti za celek stroje od jeho konstrukce až po servis u zákazníků. Projevuje se zde japonská odpovědnost pracovníků vůči svému podniku a zásada pracovat jako jeden tým pro společný výsledek. Japonci pro to mají jedno slovo – monozukuri. Snad by tomu mohlo odpovídat české „táhněme za jeden provaz“. Monozukuri ctí bez rozdílu všichni, ať jde o vývojáře, konstruktéry, pracovníky ve výrobě nebo v řízení podniku. A výsledky jsou vidět.

Architektura OSP-P300A

Při návrhu koncepce OSP-P300A se konstruktéři snažili usnadnit operátorovi nejen obvyklé ovládání stroje v automatickém i ručním režimu, ale také mu poskytnout všechny potřebné, technické informace při přípravě obrábění nového kusu, při kontrole hotového obrobku i při pravidelné údržbě stroje. Proto je k řídicímu systému připojeno množství technologických aplikací, které pomáhají operátorovi. Kromě toho má obsluha stroje okamžitý přístup ke všem údajům týkajícím se obrobku, nástrojů či technologie obrábění i k manuálům stroje prostřednictvím dotykových tlačítek.

Na obrazovce mohou být v činnosti až tři aplikační a informační pop-up screeny a operátor si může zvolit rozvržení obrazovky podle své potřeby.
Celý řídicí systém Okuma spoléhá na spolehlivost absolutního odměřování polohy a na přesnost vysokorychlostního řízení pomocí pokročilé digitální řídicí technologie.

Řídicí jednotka servopohonů – MCS4 Drive Unit – přijímá povely OSP a realizuje je prostřednictvím pohonu vřetena (Spindle Motor) s odměřováním polohy (Spindle Encoder) a pohonů NC os (Axis Motor) s odměřováním polohy (Linear Scale). Pohony vřeten jsou přímé, na NC osách jsou bezkartáčové motory. Pro kolébky frézovacích center používá Okuma přímý pohon.

Pohled na OSP P300, vlevo panel 15" pro obráběcí centra, vpravo panel 19" pro víceúčelové stroje. (Zdroj: Misan)Mezi typické znaky odměřovacího zařízení Okuma patří velmi přesné stupnice, bezdotykový, optický snímací mechanismus, schopnost detekce polohy s rozlišením 0,05 μm a použitelnost až do rychlosti 150 m.min-1. Rotační enkodéry mají 36. 106 inkrementů, což umožňuje rozlišit až jednu stotisícinu stupně.

Předností tohoto souboru je, že všechny jeho komponenty, vestavěné motory, servomotory, přímé i rotační odměřování byly vyvinuty a vyrábějí se ve společnosti Okuma. Je tak zaručena optimální komunikace mezi komponenty souboru, což umožňuje dosáhnout nejen nejvyšší možné produktivity obrábění, ale také vysoké opakovatelnosti nastavení polohy nástroje vůči obrobku, tj. velmi vysoké přesnosti obrábění. Výhodou pro uživatele je i vysoká úroveň servisních služeb přímo od výrobce.

Příklad rozvržení obrazovky. (Zdroj: Misan)
V současné době jsou k dispozici tři provedení OSP-P300A:
  • OSP-P300LA pro soustruhy;
  • OSP-P300MA pro obráběcí centra, vertikální, horizontální i dvoustojanové a pětiosé;
  • OSP-P300SA pro víceúčelové stroje.

Přednosti OSP-P300A

Než se pustíme do podrobnějšího popisu vlastností OSP, chceme zdůraznit tři velké přednosti tohoto řízení. Jsou to za prvé již zmíněný „jeden zdroj“ čili jeden výrobce stroje i řízení, za druhé pružný software, který je neustále doplňován o nové aplikace, a za třetí absolutní odměřování, jehož velkou výhodou je, že udrží pozici stroje i při výpadku energie.

Schéma řídicího systému Okuma. (Zdroj: Misan)
Soubor pohonů a odměřovacího zařízení. (Zdroj: Misan)V dalším pokračování série článků Řídicí systém z vlastní dílny se zaměříme na inteligentní funkce: antikolizní systém, antivibrační systém (chvění při obrábění), autotuning systém k ladění přesnosti pětiosých strojů a servonavigaci.

Varianty OSP P300. (Zdroj: Misan)

Ondřej Svoboda

www.misan.cz

Reklama
Související články
Univerzální robotická buňka pro nakládání a vykládání dílů

Podmínky podnikání ve strojírenství se v poslední době výrazně změnily. Zákazníci se stali náročnějšími. Očekávají nejen stále nižší a konkurenční ceny, ale také zvyšují své požadavky na zajištění trvalé kvality při menších velikostech dávek a vysokou flexibilitu v dodacích lhůtách. Zároveň se dodavatelské společnosti musejí vyrovnat s rostoucími náklady na pracovní sílu, současně však i s nedostatkem obsluh pro CNC stroje. Pokud je mají, rádi by využívali své kvalitní operátory pro kvalifikované práce a nikoli pro jednoduché opakující se úlohy.

Nová řešení pro české strojírenství

Společnost Misan připravila pro letošní Mezinárodní strojírenský veletrh v Brně soubor exponátů, které cílí na bolavá místa českého strojírenství, jež je pod velkým tlakem na zvyšování produktivity výroby. Představovaná řešení nabízejí zvýšení bezobslužnosti provozů a snížení nároků na kvalifikovanou obsluhu výrobních systémů.

Produktivita, automatizace, univerzálnost

Produktivita, automatizace a univerzálnost, to jsou témata, kterým se věnují letošní expozice firmy Misan na MSV v Brně. Skladba exponátů sahá od kusové (prototypové) přes malosériovou až po velkosériovou výrobu v technologiích třískového obrábění i v technologiích aditivních.

Související články
Přidaná hodnota
obráběcích strojů

Ve strojírenské výrobě neustále roste požadavek na zvyšování poměru mezi užitnou hodnotou stroje
a jeho prodejní cenou. Obzvláště toto platí v subdodavatelském sektoru, kde nízká výrobní marže bývá klíčovým kritériem uzavřeného kontraktu. Obráběcí stroje jsou ve velké míře používány v sériové výrobě, a proto jejich výrobci hledají způsoby, jak zvyšovat svou produktivitu a zároveň zkracovat vedlejší nevýrobní časy. Navyšování produktivity vylepšením konstrukce obráběcích strojů má své fyzikální limity, proto se nové cesty hledají například ve schopnosti stroje pracovat v bezobslužném režimu, a to díky automatizaci výrobního procesu. Jednou z možností je aplikace průmyslových robotů pro obrobkovou, případně i nástrojovou manipulaci.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Robot ve stroji:
Automatizace pro obráběče všech velikostí

Robotická řešení Armroid a Standroid japonské společnosti Okuma redukují manuální zásahy, zvyšují využití stroje a zpřesňují výrobu. Evropský zástupce japonského výrobce obráběcích strojů předvedl na EMO Milán, co tato inovativní automatizace nabízí strojírenským podnikům všech velikostí.

Řídicí systém z vlastní dílny, 5. díl: Zákaznické aplikace, podpora automatizace

V předchozích článcích této série o řídicím systému Okuma OSP-P300A jsme se věnovali nejprve základnímu popisu filosofie a architektury systému. Navázali jsme informací o inteligentních funkcích a ve třetím pokračování se mluvilo o pokročilých technologických funkcích podporovaných OSP. Čtvrté pokračování bylo o Suite aplikacích a na závěr se dostáváme k zákaznickým aplikacím. Ne všechny, o kterých budeme mluvit, jsou u nás k vidění. Přesto jsme je zařadili v naději, že časem se objeví i u českých uživatelů strojů Okuma.

Řídicí systém z vlastní dílny, 4. díl: Tabletová filosofie OSP-Suite

Čtvrté pokračování seriálu o řídicím systému OSP-P300A japonské firmy Okuma přináší téma "OSP Suite". Pod tímto označením je prezentován soubor (suite) aplikací, které usnadňují operátorovi stroje zvládnout opracování obrobku bezpečně, co nejrychleji a přitom přesně. Okuma využila masového rozšíření tabletů a chytrých telefonů a na dotykové obrazovce řídicího systému poskytuje operátorovi stroje rychlý přístup k řadě aplikací stejným způsobem jako na tabletu.

Výrobní technologie a automatizace na MSV

Jednoroční frekvence podzimního strojírenského veletrhu v Brně redukuje možnosti hodnotit proběhlé změny tradičně konzervativního oboru strojírenské výroby. Přesto se jich pár najde a stojí za to pozorovat jejich vliv na vývoj výrobní techniky.

Komponenty pro vyšší efektivitu a produktivitu obráběcích strojů

Chcete realizovat stavbu obráběcích strojů rychleji a jednodušeji, nebo chcete stroje provozovat efektivněji a pravidelně je optimalizovat a zvyšovat jejich produktivitu? Výkonný CNC systém Sinumerik nabízí řešení pro výrobní dílny, kusovou výrobu i výroby velkých sérií, ať už se jedná o jednoduché, nebo složité obrobky. Nová softwarová verze 4.7 pro řídicí systémy Sinumerik 840D sl a 828D přinesla řadu nových funkcí, které usnadňují a rozšiřují operátorské a programátorské možnosti řídicího systému. Odpověď na otázku, jaké jsou hlavní změny a trendy v oblasti rozvoje hardwaru Siemens pro řízení obráběcích strojů, přináší tento článek.

Je zaškrabávání nezastupitelná metoda?

V minulém vydání jsme uvedli 1. díl pohledu do minulosti i současnosti řemeslné výroby obráběcích strojů. Nyní vám přinášíme pokračování tohoto článku o unikátní metodě – technologii zaškrabávání.

Individuální přístup

„Mezi 7,5 miliardou obyvatel planety neexistují dvě identické osoby.“ Těmito slovy zahájil Ondřej Svoboda odborný seminář společnosti Misan s názvem Individuální přístup. Přímo tak naznačil přístup společnosti ke každému jedinečnému výrobnímu procesu, ke každému jedinečnému výrobnímu podniku. A stejným způsobem postupují také výrobci japonských obráběcích strojů Okuma a Brother při jejich výrobě. Sami si dnes vyrábějí řídicí systémy, servopohony, absolutní odměřování a další podpůrná řešení. Individuální přístup při výrobě řezných nástrojů na semináři představila také společnost Hofmeister v podobě přednášky o využití laserových technologií.

Přehlídka obráběcích strojů na MSV

Výběr strojů pro brněnský strojírenský veletrh odráží každoročně situaci v oboru – letos se nese ve znamení využití příležitosti (pokud jsou objednávky od kompletátora a trvají dotace z EU). Vývoj českých výrobků postupuje pomalým tempem a výrobou dílů nás objednatelé drží v předem plánované oblasti. Tomuto zarámování odpovídá i výběr strojů pro expozice na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně.

Inovace na obou stranách výrobního sortimentu

Svislá dvoustojanová centra řady Genos prošla inovací technických parametrů, a to konkrétně u modelů M560R-V a M460R-VE. Současně zavádí firma Okuma i nové obslužné a komunikační rozhraní Okuma Suite do řídicích systémů svých sofistikovaných modelů. Inovace přicházejí z obou stran výrobního sortimentu – u standardních tříosých center i u vícerých víceúčelových strojů pro náročné aplikace.

Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

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