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
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
Vydání #3
Kód článku: 200306
Datum: 04. 03. 2020
Rubrika: Výroba / Obrábění
Firmy
Související články
Automatizační řešení navzdory překážkám

Firma Piesslinger se specializuje na povrchovou úpravu hliníku. S automatizací výroby dílů pomohla firma Hermle a prokázala, že různé tolerance a choulostivé povrchy nemusejí být důvodem, proč se vzdát myšlenky bezobslužného obrábění.

Důležitá je doba chodu vřetena v řezu

Společnost HZT Honermeier Zerspanungstechnik vyrábí tvářecí nástroje, komponenty, měřidla a prototypy pro strojaře, proto žádné dvě zakázky nejsou stejné. Kvůli flexibilnímu a současně efektivnímu obrábění investovala společnost do pětiosého obráběcího centra s připojenou automatizací od firmy Hermle.

Automatizovaná výroba implantátů just-in-time

Pro zakázkovou výrobu vysoce přesných implantátů v časovém limitu 24 hodin vsází švýcarský výrobce a poskytovatel zdravotnických prostředků pro osteosyntézu, firma Medartis, na obráběcí centra a robotické systémy Hermle.

Související články
Automatizace - cesta k úspěchu

Automatizace je významným prostředkem ke zvýšení kvality a produktivity strojírenské výroby. Jeden plně automatický stroj dokáže nahradit několik běžných strojů s obslužným personálem. A to při značně vyšší kvalitě, rychlosti a produktivitě.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Produktivní high-end obrábění

V minulém vydání jsme vám přinesli referenci rakouského výrobce obráběcích strojů Emco u svých klíčových zákazníků, konkrétně z laakirchenského závodu na výrobu rotačných dílů firmy Miba Gleitlager Austria GmbH. V Rakousku nadále zůstáváme a dnes se vydáme se do salcburské firmy MTE Metalltechnik Elsenhuber, která se vedle sestav specializuje na výrobu kusovou až velkosériovou.

3D aditivní technologie - rok inovací a novinek

Po kritickém roce 2016, kdy šlo Kovosvitu MAS o přežití, se tradiční česká strojírenská firma z jihu Čech nadechuje k dalšímu rozmachu a pro rok 2017 připravuje celou řadu výrobních novinek, které bude v průběhu roku postupně uvádět na trh. Nejbližší příležitostí jsou zákaznické dny konané začátkem dubna. Světovou premiéru zde bude mít mimo jiné také stroj Weldprint 1000 5AX, který patří do kategorie Hybrid Manufacturing (HM).

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.

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.

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.

Automatický systém aktivního řízení lunet pro ustavení klikových hřídelí při opr

Systém řeší specifické problémy charakteristické pro třískové opracování klikových hřídelí pro pístové motory určené především pro lodní průmysl. Nepřesné uložení klikových hřídelí při opracování se projevuje tzv. dýcháním velikosti v řádu mikronů. Dýchání hřídelí při otáčivém pohybu během opracování je způsobeno pružností hřídele, její hmotností a tím, že osa otáčení nesouhlasí přesně s osou hřídele a má přímý vliv na celkovou přesnost zalomené hřídele. Hodnoty dýchání příslušné k jednotlivým zdvihům se obecně mění v závislosti na úhlu natočení hřídele. Je-li však hřídel přesně ustavena, potom při jejím otáčení nenastává žádné dýchání. Původní technologie je řešena ručním nastavením podpěrných sil oscilačních lunet bez jakékoliv automatizace.

Jaký byl Metav 2012

V Německu běží veletržní dění na plné obrátky. Hannoverské výstaviště je "sotva" uklizené od pozůstatků veletrhu EMO (viz. náš poslední díl profesního seriálu v tomto vydání na str. xx) a již byly o necelých 300 kilometrů na jihozápad otevírány brány výstaviště v Düsseldorfu. Je možné, aby německý trh vstřebal takovouto nadílku veletrhů týkajících se výrobních strojů a výrobní techniky, jejichž náplní jsou zejména obráběcí stroje?

Zlatý věk letecké výroby

Historie vývoje NC číslicového řízení je úzce spjata s vzestupem leteckého průmyslu ve Spojených státech a s technickými nároky, kterým čelili konstruktéři, když dostali za úkol navrhovat a vyrábět letadla a hnací ústrojí dosahující vyšších rychlostí, větší výšky letu, delšího doletu a větší bezpečnosti. Stavitelé letadel tlačili na své dodavatele a na nějakou dobu nastala situace, kdy technické nároky předběhly výrobní možnosti.

Bezobslužná výroba forem rychle a přesně

Požadavky na výrobce nástrojů pro vstřikování plastových dílců rostou kontinuálně, současně se zvyšuje tlak na ceny ze zemí s nízkými mzdami. Pro výrobu těchto nástrojů jsou proto vyžadovány obráběcí stroje, které jsou vysoce produktivní i velmi přesné, aby bylo možné snížit náklady na opravu zmetků a rychle splnit přání zákazníků. Kromě toho musí "ladit" podpora ze strany výrobce stroje.

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