Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Řídicí systém z vlastní dílny, 1. díl: Filozofie jednoho zdroje
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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.

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.


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

Další články

Automatizace, regulace
Obráběcí stroje a technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: