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
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
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.

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.

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.

Související články
Měřicí technika na Control 2015

Letošního stuttgartského mezinárodního veletrhu Control 2015, zaměřeného na problematiku kvality, se účastnilo na 917 vystavovatelů. Jejich setkání s návštěvníky dokumentovalo novinkami a inovovanými technologiemi současnou úroveň dané oblasti, ale bylo inspirativní také pro další rozvoj oboru.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Termostabilní koncept obráběcích strojů - 1. část

Termostabilní koncept obráběcích strojů firmy Okuma je systém regulace či chcete-li potlačování dilatací stroje způsobených změnami teploty jeho struktury. I když změny teploty je možné omezit vhodnou konstrukcí stroje, nelze jim zcela zabránit. Stroj pracuje v určitém prostředí, které obecně nemá konstantní teplotu.

Možnosti využití vizualizace v ekodesignu

Stále rostoucí požadavky na snižování emisí skleníkových plynů, zejména emisí oxidu uhličitého (CO2), vyvolávají potřebu integrace principu udržitelného rozvoje i do již pevně zaběhnutých vývojových postupů u různých typů produktů. Z pohledu chystaných legislativních požadavků může být u nových výrobků významné prokázat, že při jejich vývoji byla zvolena strategie, která v rámci jejich celého životního cyklu nejméně zatěžuje životní prostředí.

Výzkum převodových mechanismů s ozubenými koly, brzd a spojek

Výzkum převodových mechanismů, brzd a spojek je pro Ústav konstruování a částí strojů Fakulty strojní ČVUT v Praze tradiční disciplínou. Ústav disponuje výpočtářskou a experimentální kapacitou v tomto oboru. V aplikační sféře se ústav zaměřuje na transportní, zemědělskou a stavební techniku a stroje a zařízení pro těžbu a zpracování nerostných surovin.

Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Přínos vědců pro českou ekonomiku

Výzkumná a vědecká pracoviště jsou častými nositeli průlomových objevů a řešení. Jejich přínos pro konkurenceschopnost firem a národních ekonomik je neoddiskutovatelný. Jak si vede v této oblasti Akademie věd ČR, jak spolupracuje s průmyslovou sférou a kde vidí svou přidanou hodnotu? Na toto téma jsme diskutovali s předsedkyní AV ČR profesorkou Evou Zažímalovou.

Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

MM Podcast: Glosa - Jak se upekl dort (Národního plánu obnovy)

Národní plán obnovy ČR a jeho objem 191 mld. Dokážeme jej skutečně využít? Na Slovensku kolem premiéra Krečmara vzniká poradní tým odborníků, které do tohoto postu neuvedla politická loajalita, jak tomu bývá u nás, ale skutečné zkušenosti globálního charakteru např. s vlastním podnikáním a zaváděním inovací do praxe. Mají jasno, co budoucí průmysl pro nakopnutí země potřebuje. Žádný politický populismus, žádné zpátečnické názory. 

Jednokomorové dvoupotrubní dávkovače do CMS

Na rozdíl od stávajících dvoukomorových dávkovačů se šoupátkovými rozváděči, např. zn. Lincoln, jsou nové jednokomorové dávkovače řady 2D a 2DD nesrovnatelně jednodušší. Nový princip plnění dávkovacích komor prostřednictvím dvojice jednosměrných ventilů V1-V2 v sobě skrývá potenciál uspokojit poptávku po levném mazání tukem i pro běžné stroje a strojní zařízení. S tím byla odborná veřejnost seznámena v článku MM Průmyslové spektrum 11/2018, nazvaném Nová koncepce dvoupotrubních CMS.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 9. a 10. díl: Jak se staví odborníci k e-mobilitě

V minulém díle našeho seriálu jsme dali prostor pověřenci ministra dopravy pro čistou mobilitu Mgr. Janu Bezděkovskému pro vyjádření se k jednotlivým problematickým aspektům, které s sebou přináší deklarovaný úplný přechod na elektromobilitu. V tomto díle jsme s podobnými otázkami oslovili odborné garanty našeho seriálu – prof. Macka a Ing. Morkuse –, již na ně velmi obšírně odpověděli. Zároveň tímto rozhovorem s odborníky, kteří náš seriál dozorovali, připomínkovali jednotlivé díly a motivovali nás k tvorbě dalších, seriál Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu končí. Snad svůj účel – jímž bylo představit některé problematické stránky úplného přechodu na elektromobilitu a předložit je k další diskuzi – splnil.

Synergie: klíč úspěchu

Na to, jak je mladý už toho ve své profesi dokázal vskutku hodně. Už na začátku vysokoškolského studia začal podnikat v oblasti jachtingu, do čehož spadá například distribuce materiálů pro povrchové úpravy a poradenství. Dnes je Ing. Viktor Brejcha nejen spojován se společností Sea-Line, ale především je specialistou pro kompozitní materiály ve společnosti Siemens Mobility.

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