Témata
Reklama

Zelená energie vyžaduje mikrometrovou přesnost

Robustní brousicí a soustružnický stroj KMT Lidköping VTG4000 umožňuje výrobu vysoce přesných ložisek pro větrné elektrárny ve velmi širokém spektru - jeho rychlý a přesný chod zajišťují snímače polohy Renishaw.

Větrné elektrárny jsou často předmětem diskusí - někomu se líbí, někdo nemůže pohled na ně vystát. Není ale sporu o tom, že výroba „obnovitelné" větrné energie je dnes na vzestupu. Výroba obřích dílů do těchto elektráren, jako jsou například ložiska, představuje nové konstrukční výzvy. Na výbornou se jich zhostila firma KMT Lidköping ze stejnojmenného města ve středním Švédsku. Její nový stroj VTG4000 na tvrdé soustružení (vertikální brousicí a soustružnický stroj) využívá kombinaci optických lineárních a úhlových snímačů Renishaw Signum, díky nimž dosahuje požadované přesnosti. Na nechráněných osách řezacích hlav používá robustní magnetické snímače Renishaw.

Reklama
Reklama
Obr. 1. Ložiska větrných elektráren mohou mít průměr až čtyři metry a přesnost je kritickým parametrem pro jejich funkci.

Eive Johansson, šéfdesignér VTG v Lidköpingu, říká: „Náš největší stroj byl dříve schopen obrábět díly do průměru 600 mm. VTG4000 je schopen pracovat s průměry většími než 4 000 mm, což je velikost největších ložisek do větrných elektráren. Jedná se o tvrdé soustružení a broušení, které může být velmi náročné. Zvlášť důležité je přesné polohování, jež má bezprostřední vliv na kvalitu výsledného ložiska. Stroj běžné velikosti, který má na osách kuličkové šrouby, dokáže zachovávat tvar s odchylkou do 3 µm. I přes značný rozdíl v relativní velikosti je stroj VTG4000 testován na dosažení výjimečné odchylky tvaru menší než 1 µm, a to s rozlišením posuvu 0,1 µm."

Výkonné snímače

A Johansson pokračuje: „Srdcem našeho stroje je lineární kluzné vedení. Kombinace hydrostatických vodicích drah, vzduchového těsnění a lineárních motorů vytváří stabilní, přesný a bezúdržbový systém. Chceme-li dosáhnout dynamické stability, potřebujeme vysoké zesílení a toto zesílení je vázáno na kvalitu stupnic snímačů. Velký rozdíl je také v tom, že úhlové snímače mají stupnici integrovanou přímo na kroužek."

Obr. 2. Šéf konstrukce firmy Lidkoping VTG Eive Johansson se strojem VTG4000

Se snímači Renishaw Signum se Johansson poprvé setkal na veletrhu EMO 2007 v Hannoveru. Následovalo období detailního testování firmou Lidköping. Johansson vzpomíná: „Porovnávali jsme různé stupnice instalované na našem referenčním kluzném vedení a vybrali jsme tu nejlepší. Bylo pro nás důležité, aby mohly být lineární snímače dodávány v nepřetržité délce minimálně 4,5 m a Signum byl nejjednodušší způsob, jak toho dosáhnout. Snímače Renishaw jsou navíc odolnější vůči nečistotám. Nainstalovali jsme snímače Renishaw na všechna čtyři naše kluzná vedení, a jak jsme očekávali, nebyl s nimi nejmenší problém."

Otočný stůl je navržen na stejném principu, s hydrostatickými radiálními a axiálními ložisky, vzduchovým těsněním a pohonem momentovými motory. Provedli jsme stejnou analýzu a vybrali úhlové snímače Renishaw Signum."

Instalace snímačů

Všechny snímače Renishaw jsou vybaveny patentovanou vestavěnou nastavovací LED diodou, která urychluje instalaci a nevyžaduje používání složitých externích či samostatných nastavovacích zařízení nebo osciloskopů.

Jednou z vlastností snímačů Renishaw je jejich snadné nastavení," uvádí Eive Johansson. „Po instalaci stupnice a přibližném usazení čtecí hlavy je za pomoci nastavovacích diod už velmi snadné zjistit, jak dobře jsou oba prvky vyrovnané, a snímač donastavit."

Vysoká kvalita zvyšuje bezpečnost

Laik by se mohl domnívat, že je ve větrné elektrárně pouze jediné ložisko, ve skutečnosti v ní ale najdeme hned tři různé typy. Největší jsou v mnoha větrných elektrárnách překvapivě ložiska regulace natočení u základny lopatek, v průměru mohou mít až 4 000 mm. Ta jsou také asi nejdůležitější, protože umožňují nastavování natočení lopatek. Toto natočení se musí při provozu přizpůsobovat rychlosti větru, protože jinak by tlak vyvíjený na lopatky mohl způsobit jejich defekt. Proto je tak důležité, aby byla ložiska kvalitní a spolehlivá. Také pokud rychlost větru překročí únosnou hranici, většinou 25 km.h-1, je nutné elektrárnu zastavit, aby nedošlo k poškození lopatek. Důležitá jsou rovněž ložiska hlavní hřídele a ložisko natáčení strojovny, díky němuž se elektrárna otáčí za větrem.

Obr. 3. Lineární snímač Signum nainstalovaný na loži stroje VTG4000

Všechny operace na jedno nastavení

Stroj VTG4000 je navržen tak, že díl nemusí být mezi jednotlivými kroky obrábění přesouván. VTG4000 má dvě samostatné hlavy a provádí jak soustružení, tak broušení. Obě hlavy lze nastavit podle potřeby, většinou se používá režim broušení/soustružení nebo broušení/broušení. To znamená, že osa X stroje, jež nese obě hlavy na protilehlých stranách komponenty, musí být 4,5 m dlouhá, aby se oba nástroje (bruska i soustruh) dostaly na vnější stranu dílce.

Konstrukce stroje pro maximální výkon

VTG4000 je velice robustní stroj, některé jeho části váží až 35 tun. Díky tomu je velmi odolný vůči deformacím a teplotním výkyvům, k čemuž napomáhá i důsledně řízená teplota hydrostatického oleje a chladicí kapaliny.

Henrik Jonsson, ředitel závodu Lidköping, ke konstrukci stroje dodává: „Hydrostatické vodicí dráhy, které používáme od 70. let, používáme pro všechny osy v kombinaci s lineárními motory. Tato kombinace je rychlejší, přesnější a je schopna daleko větší akcelerace a decelerace. Když si představíte, že pětadvacetitunovou rotační osou pohnete jedním prstem, uvědomíte si, jak dokonale hydrostatický systém funguje."

Dalším faktorem důležitým pro výrobu tak velkých ložisek je teplota obrobku. Obráběný díl se musí aklimatizovat na podmínky výroby minimálně 48 hodin předtím, než začne být zpracováván ve stroji.

Obr. 4. Magnetický snímač Renishaw LM10 na B ose brousicí hlavy

Funkce zvyšující automatizaci stroje

Na osy B brousicích hlav jsou instalovány magnetické snímací systémy Renishaw LM10. Tyto snímače jsou vystaveny drsným podmínkám uprostřed strojního obrábění, ale jakožto bezkontaktní, neoptické snímače s krytím IP68 nejsou ohroženy chladicí kapalinou ani šponami. Systém LM10 umožňuje až stometrový pojezd a vysoké rychlosti až 25 m.s-1 (4 m.s-1 při rozlišení 1 µm). Je dostupný v provedení s digitálním nebo analogovým výstupem a s širokými možnostmi rozlišení podle požadavků zákazníka.

Rádiový přenos signálu

Kromě toho využívá stroj také dotykovou sondu Renishaw RMP60 s rádiovým přenosem signálu, která umožňuje přesné nastavení dílu v souřadnicovém systému stroje. Poté, co je dílec umístěn na lože stroje VTG4000, do měniče nástrojů, je stejným způsobem jako nástroj umístěna do vřetena sonda RMP60, pomocí níž je nalezena přesná poloha klíčových bodů. Celý tento proces trvá jen několik sekund. Na základě dat je provedena aktualizace systému souřadnic v cyklu. Jakmile  stroj zná přesnou polohu dílce a jeho rozměry, může být zahájeno obrábění.

V případě potřeby lze zautomatizovat i další potenciálně zdlouhavý manuální úkon: výměnu brusných kotoučů je možné provádět pomocí měniče nástrojů. Přestože si mnoho aplikací vystačí s univerzálním brusným kotoučem, někdy je nutné použít kotouč se speciálním povrchem, úhlový kotouč nebo kotouč s uživatelským profilem, takzvaný „orovnávaný kotouč".

Dokonale zvládnutý přechod

Stejně jako větrné elektrárny, na jejichž zrodu se podílí, je i sám VTG4000 úžasný stroj, který nejen svou velikostí naplňuje pozorovatele skutečným úžasem. Vyrábět tak velké stroje jako VTG4000 je jistě obrovská změna oproti tomu, co vyráběl Lidköping dříve, ale s využitím vhodných technologií, jako jsou snímače Renishaw, podnik novou výzvu dokonale zvládl.

Ing. Jan Vlček

Iva Hrnčířová

Iva.Hrncirova@Renishaw.com

Renishaw

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 110345
Datum: 16. 03. 2011
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Šedesát měsíců pro energetickou efektivitu

V roce 2009 byly výrobní stroje zahrnuty do pracovního plánu evropské směrnice pro výrobky spojené se spotřebou energie 2009/125/EC, obsahující odpovídající metodologii (MEErP), a s tím související povinnost výrobců splňovat požadavky na snižování energetické náročnosti svých výrobků. Rámec těchto požadavků a termín jejich implementace je stále předmětem intenzivních jednání mezi Evropskou komisí a evropským svazem obráběcích strojů Cecimo. Současný vývoj situace se pokusí objasnit Ing. Jiří Vrhel ze Svazu strojírenské technologie, který zastupuje Českou republiku při jednáních v Bruselu.

Anketa mezi výrobci obráběcích strojů

Ekodesign a energetická náročnost výroby jsou bezesporu současným aktuálním tématem. Problematika ekodesignu již našla své místo i u českých výrobců obráběcích a tvářecích strojů, a pokud ne jako pevná součást jimi řešených projektů, tak doufejme alespoň v budoucích úvahách konstruktérů. Jedna věc je však úhel pohledu evropských legislativců, autorů příslušných směrnic, druhou je ale realita jejich praktických zavádění a v neposlední míře i ovlivňování přirozených tržních mechanizmů. Jak se na tuto problematiku dívají techničtí představitelé vybraných českých výrobců obráběcích a tvářecích strojů, je smyslem této ankety.

Jak zpracovat plán kontroly a údržby

V České republice je v provozu vedle velkých zpracovatelských průmyslových celků také překvapivě velké množství celků středních a malých. Dostupné statistiky hovoří o desítkách tisíc podnikatelských subjektů, které provozují technické celky ve zpracovatelském průmyslu. Pro všechny tyto celky, bez ohledu na jejich velikost, složitost, nebo stáří platí jedna základní skutečnost. Jejich porucha může v důsledku znamenat zastavení produkce se všemi důsledky.

Související články
Modernizace laboratoře pro měření emisí

Od listopadu 2011 je v Roztokách u Prahy otevřen objekt VTP Roztoky. Objekt o celkové ploše 4 200 m2 využívá pro k realizaci svých aktivit zejména Centrum vozidel udržitelné mobility (CVUM), založené při ČVUT v Praze, Fakultě strojní. Budova vznikala právě na základě požadavků vědeckých a akademických pracovníků z ČVUT, kteří hledali nové laboratorní a kancelářské prostory se záměrem vytvořit špičkové výzkumné pracoviště a navázat tak na projekty Výzkumných center spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka I, II, úspěšně řešené v  letech 2000 až 2011 pod vedením prof. Jana Macka. Záměr se podařilo realizovat také díky synergii projektů, využitých pro financování výstavby objektu a následně vybavení jednotlivých laboratoří. V loňském roce, sedm let po oficiálním otevření, byla realizována přístavba a obnova emisního vybavení v laboratoři s válcovou brzdou.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Válcová laboratoř pro měření emisí

Měřením emisí se Škoda Auto zabývá již více než šedesát let. Spolu s vývojem motorů a vozidel a stále se zpřísňující legislativou vznikla potřeba vybudovat Emisní centrum Jih. Základní kámen tohoto centra byl položen v Mladé Boleslavi v létě 2016 a letos v květnu byl otevřen první ze tří měřicích boxů, vybavený nejmodernějšími technologiemi. Celková investice se vyšplhala k 15 milionům eur.

EMO Hannover 2013, část 2 - MM Award Ocenění pro nejlepší exponáty

I v letošním roce proběhlo z iniciativy německých kolegů časopisu MM MaschinenMarkt udílení ocenění exponátům, které jsou něčím zajímavé a zaujaly odbornou porotu. Protože značky MM, VDW a EMO překročily hranice Německa a Evropy, nelze si dovolit přehlížet ocenění, které společně tyto značky zastřešují.

Měřím, měříš, měříme…na obráběcím stroji

V moderních výrobních systémech složených z CNC obráběcích strojů je měření a kontrola nástrojů pro preventivní zajištění kvality nepostradatelná. Změřená data nástrojů nebo změřené hodnoty obrobků jsou potom použity k automatickému výpočtu kompenzačních hodnot v probíhajícím výrobním procesu. Pomocí automatické kompenzace rozměrů nástrojů nebo případnou výměnou nástrojů zůstávají výsledky obrábění stabilní.

Bezkontaktní měření vzdálenosti

V oblasti přesného měření vzdálenosti rychle roste využití bezkontaktních technologií. To je způsobeno mnoha faktory, z nichž těmi hlavními jsou, že zákazníci potřebují měřit mnohem přesněji (s rozlišením v řádu mikrometrů nebo dokonce nanometrů) a je třeba měřit proti obtížným povrchům nebo povrchům, kterých se nelze během procesu měření dotknout což jsou například křemík, sklo, plasty, miniaturní elektronické součástky, lékařské komponenty a také potraviny.

Samocentrovatelná hlava - šikovný pomocník se širokým záběrem

Stávající trend zpřesňování a zefektivňování strojní výroby zákonitě promítá své nároky i do oblasti měřicí techniky užívané k seřizování a kalibraci obráběcích strojů. Požadavky na moderní měřicí zařízení jsou ve zkratce definovány asi takto: V co nejkratším čase a s minimální nejistotou poskytnout co možná nejvíce informací o přesnosti testovaného stroje a současně informace podat v dále aplikovatelném formátu. MT-Check, neboli samocentrovatelná hlava, je na tento post vhodným kandidátem.

Absolutní snímač pro každou příležitost

Yeti se stal legendou. Slyšel o něm snad každý z nás. Spojuje schopnost existence v nejdrsnějších podmínkách se schopnosti unikat pozornosti.

Automatická analýza jakosti výlisků

S rozvojem hromadné výroby karoserií automobilů má toto téma stále narůstající význam. Optická 3D - měřicí technika v posledních deseti letech doznala v lisařině stále většího použití.

Vícebodový LED analyzátor

Výrobce přesných snímačů, společnost Micro-Epsilon uvedla na trh novou řadu vícebodových LED analyzátorů, které nabízejí rychlejší a snadnější kontrolu LED diod.

Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Analýza ozubení rychlostí světla

Nároky na ozubení v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu, ale i v oblasti klasických průmyslových převodovek neustále rostou. Jednou z výzev je kromě snížení ztrát způsobených třením v převodovce také zvyšující se požadavek na nehlučnost. To se týká zvláště hybridních vozů a elektromobilů. Je pochopitelné, že u součástek těchto převodovek stále roste důležitost vlastností povrchu při kluzném a valivém tření. Jednou z hlavních součástí převodovky jsou ozubená kola.

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