Efektywność procesów wytwarzania w aspekcie systemów mocowań
Coraz wyższe wymagania w zakresie efektywności wytwarzania, dokładności wymiarowej i bezpieczeństwa produkcji są głównymi czynnikami poszukiwań automatycznych lub zautomatyzowanych systemów mocowań detali oraz narzędzi. Najsłabszym ogniwem w procesach obróbkowych i przetwórstwa blach jest bowiem czynnik ludzki – wyeliminowanie go, nawet w najmniejszym zakresie, przyczynia się do wzrostu jakości i bezpieczeństwa wytwarzania.
Współczesne maszyny obróbkowe i wytwórcze, a w szczególności szybkoobrotowe maszyny CNC oraz wysokowydajne linie automatycznego tłoczenia charakteryzują się bardzo wysokimi parametrami pracy. To z kolei wymusza stosowanie innowacyjnych rozwiązań i systemów mocowań.
Grupa Roemheld-Hilma-Stark podzieliła systemy mocowań na cztery zasadnicze grupy:
Imadła precyzyjne, stanowiące pierwszą grupę systemów, należą do najbardziej uniwersalnych i najczęściej stosowanych systemów mocowań zarówno w produkcjach jednostkowych i małoseryjnych jak również wielkoseryjnych w przypadku imadeł wielodetalowych i systemów wieżowych. Imadła precyzyjne charakteryzują się wysokimi dokładnościami mocowań (np. imadła Roemheld-Hilma: ±0,01/0,02 mm ) oraz dużą powtarzalnością siły mocowania. Największy udział wśród imadeł precyzyjnych mają imadła hydrauliczne (zasilane kompaktowym zasilaczem hydraulicznym i sterowane pilotem) oraz imadła hydrauliczno-mechaniczne (napęd manualnym ze wspomaganiem hydraulicznym). Bezpieczne, pewne i niezawodne imadło precyzyjne powinno charakteryzować się bardzo stabilnym łożem oraz pełną powtarzalnością siły mocowania. O znacznej uniwersalności tego typu systemów świadczy również możliwość pracy w różnych pozycjach (horyzontalnej, wertykalnej oraz bocznej) jak również dostępność szerokiej gamy nakładek i szczęk wymiennych jak np. pryzmowych, gładkich, ryflowanych, schodkowych czy też wałeczkowych. W przypadku imadeł precyzyjnych Roemheld-Hilma istnieje możliwość zamontowania stałej bazy magnetycznej, pozwalającej na ekspresową wymianę nakładek o zróżnicowanych kształtach i funkcjach. Imadła precyzyjne z nakładkami górnymi posiadają dodatkowo kilka zakresów mocowań, zaś w przypadku konieczności wykonania jednocześnie kilku identycznych detali optymalne jest zastosowanie imadeł wielodetalowych, imadeł standardowych z dodatkowymi przegrodami precyzyjnymi (dzielącymi zakres mocowania) lub zastosowanie imadeł połączonych w wieże.
Druga grupa systemów mocowań – przyrządy obróbkowe – są wyspecjalizowanymi narzędziami, służącymi do produkcji seryjnej lub masowej. Przyrządy obróbkowe konstruowane są indywidualnie do konkretnych detali, a elementami mocującymi są różnego rodzaju siłowniki i dociski. W asortymencie dostaw grupy Roemheld znajduje się kilkadziesiąt grup hydraulicznych elementów mocujących jak np. siłowniki blokowe, dociski ukierunkowane, centrujące, dźwigniowe, skrętne, ciągnące, adaptacyjne, podporowe, kompaktowe, z prowadzeniem tłoczyska, z zabezpieczeniem tłoczyska przed obrotem, jedno – i dwustronnego działania, do zasilania rurowego lub kanałowego oraz do zabudowy w lub na płycie… w sumie kilkanaście tysięcy rozwiązań i wariantów…
Dzięki wysokim dopuszczalnym ciśnieniom zasilania do 500 barów elementy mocujące charakteryzują się bardzo wysokimi sprawnościami oraz osiąganymi siłami mocującymi, jak również mniejszą podatnością na wahania ciśnienia. Olbrzymia różnorodność elementów generujących siłę docisku pozwala projektować przyrządy obróbkowe spełniające wysokie wymagania pracy i nadające się do współpracy z nowoczesnymi, szybkoobrotowymi i wysokowydajnymi centrami obróbczymi. Szereg komponentów dodatkowych, jak np. akumulatory ciśnienia, zawory sekwencyjne i czasowe, zawory zwrotne, rozdzielacze, złącza ciśnieniowe oraz stacje sprzęgające pozwalają projektować i wykonywać przyrządy obróbkowe do pracy w systemie wymiennych palet jak i do stałego połączenia. Bardzo wysokie parametry obróbki oraz standardy bezpieczeństwa pracy niejednokrotnie wymuszają konieczność stosowania systemów zabezpieczających. W przypadku przyrządów obróbkowych zabudowanych na stałe na stole maszyny problem jest stosunkowo łatwy do rozwiązania dzięki zastosowaniu modułów kontroli zamocowania (kontrola pneumatyczna lub elektryczna) lub też zastosowania zabezpieczenia maszynowego dzięki czemu istnieje możliwość stałego monitorowania poprawności zamocowania detalu lub/i wartości ciśnienia (a tym samym siły mocowania). Problem stanowią jednak systemy paletowe, które po uzbrojeniu w detal zostają trwale odcięte od źródła zasilania hydraulicznego oraz elektrycznego. Do takich rozwiązań firma Roemheld opracowała bezprzewodowy moduł kontroli ciśnienia. Urządzenie takie składa się z hermetycznego nadajnika wkręconego bezpośrednio w układ hydrauliczny elementów mocujących oraz odbiornika zintegrowanego z maszyną. W trakcie obróbki jednostka odbiorcza odczytuje sygnał z nadajnika (obsługa do 16 nadajników) i, na podstawie zdefiniowanych progów ciśnienia, podejmuje odpowiednie działania (np. wyświetlenie komunikatu ostrzegawczego czy też awaryjne zatrzymanie maszyny w przypadku spadku ciśnienia).
Zasilanie elementów mocujących w przyrządach obróbkowych odbywa się dedykowanymi zasilaczami kompaktowymi. Urządzenia oferowane przez grupę Roemheld odznaczają się zwartą budową, wysoką wydajnością i najwyższą niezawodnością pracy, potwierdzoną licznymi opiniami Klientów. Standardowe wyposażenie w zawór ograniczający ciśnienie oraz elektroniczny wyłącznik ciśnienia (EDS) pracujący w pętli histerezy pozwalają zasilać układy hydrauliczne w sposób nieprzerwany, niezawodny i niezwykle wydajny. Elektroniczny czujnik EDS stale monitoruje wartość zadanego ciśnienia zasilającego dzięki czemu, w przypadku spadku o ok. 10%, następuje automatyczne uzupełnienie ciśnienia za pomocą pompy tłokowej i przejście w stan monitorowania. Gwałtowny spadek ciśnienia, mogący świadczyć o awarii układu, powoduje przesłanie komendy zatrzymania awaryjnego do obrabiarki. Zasilacze występują w licznych wersjach, konfigurowanych indywidualnie na potrzeby konkretnych aplikacji.
Systemy paletowe, stanowiące trzecia grupę systemów mocujących to najbardziej wyspecjalizowane układy składające się z przyrządów obróbkowych oraz gniazd z punktem zerowym Stark. Ideą takiego rozwiązania jest możliwość ekspresowej wymiany przyrządów obróbkowych – w trakcie obróbki na jednym przyrządzie operator ma czas by uzbroić w detale drugą paletę, a następnie w całości ją wymienić. Elementy mocujące Roemheld Hilma Stark spełniają dwie zasadnicze funkcje: mocowanie z siłami 12-55 kN/punkt oraz pozycjonowanie z dokładnościami <0,01 mm przy powtarzalności <0,001 mm. Systemy mocujące Roemheld Hilma Stark doskonale nadają się do mocowania i szybkiej wymiany imadeł precyzyjnych ale również mogą być wykorzystane do bezpośredniego mocowania i pozycjonowania na obrabiarkach bardzo dużych detali…
Ostatnią grupę systemów mocujących stanowią układy mocowań do pras, wtryskarek i innych maszyn. Są to wyspecjalizowane hydrauliczne, elektromechaniczne, mechaniczne i magnetyczne elementy mocujące, których zastosowanie pozwala uzyskać nawet do 630 kN siły mocującej na jeden punkt. Doskonałym uzupełnieniem są listwy kulkowe, rolkowe oraz konsole transportowe, które pozwalają w łatwy sposób manipulować narzędziami i ułatwiają przezbrajanie maszyny.
W przypadku mocowań do pras i wtryskarek bezpieczeństwo jest priorytetem. Elementy mocujące narzędzie górne w prasach zasilane są redundantnie (na krzyż), dzięki czemu awaria jednego obiegu zasilającego nie spowoduje odmocowania narzędzia.
Powszechna automatyzacja lub potrzeba automatyzacji, rosnące wymagania jakościowe, wysokie parametry procesów wytwarzania oraz rygorystyczne wymogi bezpieczeństwa wprowadzają nowe standardy, którym muszą sprostać systemy mocowań. Powszechnie stosowane kiedyś mocowania mechaniczne nie są w stanie sprostać obecnym wymogom i są wycofywane z zastosowań przemysłowych. Uzyskanie poprawnych i oczekiwanych parametrów wyrobów finalnych przy jednoczesnej efektywności produkcji możliwe jest tylko dzięki zastosowaniu nowoczesnych i precyzyjnych systemów mocowań.
Autor: dr inż. Maciej Boldys, Inmet-BTH