Systemy mocowań w precyzyjnej obróbce detali

Wymagania jakościowe, bezpieczeństwa oraz czynniki ekonomiczne zmuszają do poszukiwania optymalnych rozwiązań systemów i układów mocowań detali w trakcie ich obróbki jak również całych narzędzi w procesach wytwarzania. Czas potrzebny na wymianę detali lub przezbrojenie maszyny jest czasem nieefektywnym – stratą, którą trzeba zminimalizować.

Podobnie jest w przypadku produkcji zmiennego asortymentu produktów – w takich procesach wytwarzania kluczowe znaczenie mają szybkość i powtarzalność mocowania: detali – w przypadku obróbki mechanicznej oraz narzędzi/form – w przypadku przetwórstwa blach i tworzyw sztucznych. Powtarzalność mocowania jest parametrem, który w sposób bezpośredni wpływa na jakość wyrobu; szybkość pozwala na zredukowanie nieefektywnych czasów wymiany/przezbrojeń. Parametry te mają największe znaczenie w przypadku produkcji masowej, ale dowiedziono, że zredukowanie czasów nieefektywnych istotne jest również w produkcji jednostkowej, umożliwiając zminimalizowanie czasów wytwarzania poszczególnych wersji produktów.

Grupa Roemheld-Hilma-Stark od kilkudziesięciu lat skupia się na rozwiązaniach zwiększających efektywność i rentowność procesów produkcyjnych, dążąc do minimalizacji przestojów oraz poprawy ergonomii i bezpieczeństwa procesów. Systemy mocowań należy traktować jako złożone systemy organizacji procesów produkcji i wytwarzania:

  1. mocowania detali [WS],
    1. imadła precyzyjne,
    2. przyrządy obróbkowe,
    3. systemy paletowe,
  2. mocowania narzędzi [WZ] np. w prasach czy też form we wtryskarkach,
    1. systemy mocowań i wymiany narzędzi w prasach,
  3. manipulacji i organizacji miejsca pracy [HT].

Pierwsza grupa, imadła precyzyjne, należą do najbardziej uniwersalnych i najczęściej stosowanych, w produkcjach jednostkowych systemów mocowań. Imadła precyzyjne Roemheld-Hilma charakteryzują się dokładnościami mocowań rzędu ±0,01/0,02 mm, bardzo stabilnymi łożami oraz pełną powtarzalnością siły mocowania. Imadła występują – w zależności od modelu – w wersji mechaniczno-hydraulicznej, mechanicznej i hydraulicznej. Standardowe szerokości szczęk w zakresie 40 – 160 mm oraz szeroki asortyment szczęk dodatkowych lub szybkozmiennych nakładek magnetycznych pryzmowych, gładkich, ryflowanych, schodkowych czy też wałeczkowych pozwalają znacznie zwiększyć możliwości mocowania i sprostać nawet najbardziej skomplikowanym zleceniom. Wersje imadeł z nakładkami górnymi posiadają dodatkowo kilka zakresów mocowań. Zastosowanie imadeł wielodetalowych lub imadeł standardowych z dodatkowymi przegrodami pozwala obrabiać jednocześnie kilka takich samych detali, zwiększając jednocześnie efektywność procesu. Imadła precyzyjne Hilma mogą pracować w poziomie, pionie i na boku. Mogą być łączone w wieże i pracować w systemach paletowych.

Rysunek 1. Nowa rodzina imadeł MC-P – szybkie mocowanie detali i możliwa współpraca z mocowaniami z punktem zerowym STARK.

Druga grupa systemów mocowań – przyrządy obróbkowe – są wyspecjalizowanymi narzędziami, służącymi do produkcji seryjnej i masowej. Przyrządy obróbkowe konstruowane są indywidualnie do konkretnych detali, a elementami mocującymi są różnego rodzaju komponenty z asortymentu grupy Roemheld. Spośród wielu możliwych wariantów szczególnie godne uwagi są siłowniki kompaktowe o parabolicznym ruchu dźwigni, które pozwalają stabilnie mocować detale już na małej przestrzeni. Wbudowane kanały pneumatyczne pozwalają kontrolować pozycję ramienia dociskowego i potwierdzać właściwe zamocowanie detalu. Do precyzyjnego centrowania detali można zastosować siłowniki centrujące najnowszej generacji, które dodatkowo posiadają kanały pneumatyczne potwierdzające poprawne ułożenie detali. W standardowych zastosowaniach w budowie przyrządów i maszyn oraz w formach wtryskowych szeroko stosowane są  siłowniki blokowe i uniwersalne. Do innych, specjalistycznych wymagań oferujemy siłowniki skrętne, siłowniki podporowe, ukierunkowane, centrujące, ciągnące, adaptacyjne czy też krawędziowe – w większości do zasilania rurowego lub kanałowego i do zabudowy w lub na płycie – w sumie kilka tysięcy rozwiązań i wariantów.

Rysunek 2. Przyrząd obróbkowy z siłownikami kompaktowymi. W tle widoczna rodzina docisków kompaktowych.
Rysunek 3. Przyrząd obróbkowy z gniazdami z punktem zerowym. Bezpośrednie pozycjonowanie i mocowanie detalu w gniazdach.

Trzecią grupę systemów mocowania tworzą systemy paletowe. Są 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 drugą paletę, a następnie w całości ją wymienić. Elementy mocujące Stark spełniają dwie zasadnicze funkcje: mocowanie z siłami 12-55 kN/punkt i pozycjonowanie z dokładnościami <0,01 mm przy powtarzalności <0,001 mm. Systemy mocujące Stark doskonale nadają się do mocowania i szybkiej wymiany imadeł precyzyjnych Hilma jak również mogą być wykorzystane do bezpośredniego mocowania i pozycjonowania na obrabiarkach bardzo dużych detali.

Czwarta grupa systemów mocowań oraz wymiany dedykowana jest do pras, wtryskarek i innych maszyn. Są to wyspecjalizowane hydrauliczne, elektromechaniczne, mechaniczne i magnetyczne elementy mocujące, których zastosowanie pozwala uzyskać nawet 630 kN siły mocującej na jeden punkt. Doskonałym uzupełnieniem są listwy kulkowe, rolkowe oraz konsol transportowe z napędem , które pozwalają w łatwy sposób manipulować narzędziami i  ułatwiają przezbrajanie maszyny.

Rysunek 4. Elektryczny docisk klinowy. Po prawej: wózek transporotowy do narzędzi do 500 kg.

Ostatnia, piąta grupa produktów jest ściśle związana z ostatnim etapem wytwarzania produkcji: montażem końcowym. W celu zapewnienie ergonomicznych, homogenicznych i efektywnych miejsc pracy stosuje się takie elementy jak kolumny podnośne, moduły obrotowe, wychylne czy tez jezdne. Dostępne są również samodzielne stanowiska z prasami montażowymi wszelakiego rodzaju. Dzięki nim mamy niemal nieograniczone możliwości manipulowania detalem/wyrobem i taką organizację miejsca pracy, która przyniesie najwyższy stopień bezpieczeństwa, efektywności i powtarzalności procesów.

Rysunek 5. Kolumna nośna z modułem obrotowym z transferem medium. Po prawej: zautomatyzowany manipulator ze stałym punktem obrotu.

Grupa Roemheld od lat oferuje rozwiązania pozwalające na wzrost efektywności procesów wytwarzania, dlatego konsekwentnie wprowadza zasadę iż tylko najwyższa jakość rozwiązań zapewnia pewny wzrost efektywności w procesie montażu. Aby mieć pewność, że dane rozwiązanie systemu mocowania jest poprawne, oferujemy dostęp do zasobów rysunkowych CAD 3D oraz wszelkich danych technicznych, pozwalających na tworzenie wirtualnych modeli. Dzięki temu, już na etapie projektowania, można analizować poprawność przyjętych założeń. Lokalizacja zakładów produkcyjnych w Niemczech i Austrii oraz doskonała sieć logistyczna powodują, że większość elementów/systemów dostępne jest w przeciągu kilku dni roboczych. Firma Inmet-BTHÒ, jako autoryzowany przedstawiciel grupy Roemheld-Hilma-Stark w Polsce służy doradztwem technicznym i projektowym oraz pomocą przy doborze poszczególnych systemów.

Zapraszamy na nasze stoisko na Targach Machtool w Poznaniu – 06-09.06.2017. Hala 5A, stoisko 35

Doradztwo techniczne w Polsce:

Autor: dr inż. Maciej Boldys, Inmet-BTH

Innowacyjna detekcja stanu zwiększa niezawodność procesu

Nowa koncepcja mocowania z pełną kontrolą, opracowana wspólnie z AUGUST WENZLER MASCHINENBAU GmbH

Dedykowane do przyrządów obróbkowych zintegrowanych z obrabiarką

W przypadku wysoko wydajnej obróbki detali często kładzie się nacisk na optymalizację osprzętu do obróbki i przyrządu obróbkowego wraz z jego elementami mocującymi. Istnieje wiele zmiennych mających wpływ na proces, ale sytuacja początkowa jest w dużej mierze zdeterminowana przez półfabrykat detalu, który ma być zamocowany.

Ukierunkowanie na jakości półfabrykatu

Decydującym czynnikiem jest jakość półfabrykatu i jego prawidłowe mocowanie, które należy stale monitorować. W ten sposób już na wczesnym etapie podejmuje się decyzję, czy dalsza obróbka jest możliwa i czy jest opłacalna. Dzięki wykryciu wadliwej części, można zaoszczędzić cenne zasoby i koszty związane z obróbką: 

w takim przypadku detal jest odrzucany na wczesnym etapie produkcji i nie przechodzi przez cały łańcuch procesu.

Partnerstwo z Wenzler

Opierając się na tym pomyśle, AUGUST WENZLER MASCHINENBAU GmbH ze Spaichingen w Baden opracował innowacyjną koncepcję mocowania przy ścisłej współpracy z Römheld GmbH Friedrichshütte. Nowa koncepcja mocowania z sensorycznymi elementami mocującymi firmy ROEMHELD umożliwia pomiar różnych stanów komponentów w procesie obróbki. Od załadunku, poprzez obróbkę, aż po rozładunek, jakość może być ciągle monitorowana i dokumentowana.

Istotą tej innowacji są nowe elementy mocujące ROEMHELD, elektryfikacja oraz cyfrowa transmisja danych z urządzenia mocującego do obrabiarki. W tym celu ROEMHELD opracował odpowiednią technologię mocowania z czujnikami kontrolującymi stan detalu, wdrożoną oraz poddaną ocenie w całym procesie obróbki przez firmę WENZLER.

Z niecierpliwością czekamy na dalszą owocną współpracę z firmą WENZLER w tej dziedzinie.

Tutaj możesz zobaczyć wideo aplikacyjne projektu ...

Prezentacja wideo innowacyjnych rozwiązań produktowych


Komunikujące się elementy mocujące w nowoczesnej produkcji. Wychodzimy naprzeciw wyzwaniom naszych Klientów dzięki innowacyjnym rozwiązaniom. Automatyzacja i cyfryzacja są stałym tematem w produkcji od wielu lat! Dziś przedstawiamy trzy najbardziej interesujące innowacje firmy ROEMHELD.

Wychodzimy naprzeciw wyzwaniom naszych Klientów dzięki innowacyjnym rozwiązaniom.

Automatyzacja i cyfryzacja są stałym tematem w produkcji od wielu lat!

Dziś przedstawiamy trzy najbardziej interesujące innowacje firmy ROEMHELD.

Mobilne stanowisko montażowe do rowerów elektrycznych Bike-Promobil

                W dzisiejszych czasach rowery i e-rowery to idealny środek transportu odpowiedni do codziennego użytku. Stale rosnący popyt na rowery ze wspomaganiem elektrycznym stawia producentom oraz serwisom nowe wyzwania.

Wysoka waga rowerów elektrycznych wynosząca nierzadko około 30 kg, wrażliwe powierzchnie lakierowane oraz mnogość kształtów i materiałów ram sprawiają, że dotychczas stosowane urządzenia montażowe i serwisowe osiągnęły granice swoich możliwości.

Obecnie używane urządzenia zazwyczaj nie są mobilne, a obracanie roweru w osi poziomej jest zwykle możliwe tylko przy udziale dwóch osób. Różne punkty montażowe wymagają również konieczności podnoszenia i opuszczania oraz regulacji pionowej.

Mobilne stanowisko montażowo-serwisowe Bike-Promobil eliminuje wady wcześniej stosowanych urządzeń.

Dzięki Bike-Promobil montaż i serwis rowerów, w tym elektrycznych odbywa się zawsze:

  • na właściwej i ergonomicznej dla technika wysokości, dzięki precyzyjnej elektrycznej regulacji wysokości,
  • we właściwym położeniu, dzięki elektrycznej lub manualnej realizacji osi obrotu 360°,
  • we właściwym i niekoniecznie stacjonarnym miejscu, dzięki zabudowie na module jezdnym i zasilaniu bateryjnemu.

 

Główne korzyści:

  • zdecydowany wzrost wydajności i efektywności dzięki skróceniu czasu montażu i serwisu,
  • poprawa ergonomii i wzrost zadowolenia i motywacji pracowników,
  • krótki czas amortyzacji urządzenia.

Nośność stanowiska to aż 100 kg, co czyni je idealnym rozwiązaniem dla ciężkich rowerów elektrycznych.

Urządzenie obsługuje w sposób zautomatyzowany manipulację rowerem w kilku płaszczyznach, bez użycia lub z minimalnym udziałem siły ludzkich mięśni. Zarówno regulacja wysokości jak i obrót są realizowane bezstopniowo za pomocą przycisków ręcznych lub nożnych.

Dzięki zastosowaniu elektrycznej kolumny podnośnej o skoku 1000 mm rowery elektryczne mogą być w sposób ergonomiczny unoszone z poziomu podłogi.

Napędzany elektrycznie moduł obrotowy pozwala na nieograniczony, dwukierunkowy obrót roweru w osi poziomej. Samohamowny układ obrotu umożliwia pozycjonowanie i zatrzymanie roweru w dowolnie wybranej pozycji.

Dzięki zamocowaniu kolumny podnośnej na module jezdnym całe stanowisko montażowe jest w pełni mobilne i może być w łatwy sposób przesunięte w dowolne miejsce. Zasilanie kolumny podnośnej oraz modułu obrotowego jest realizowane za pomocą baterii.

Specjalny uchwyt rowerowy można w łatwy sposób przymocować do płyty montażowej modułu obrotowego bazując na standardowym połączeniu.

Dodatkowym atutem jest możliwość rekonfigurowania stanowiska w oparciu o rodzinę przemysłowych modułów funkcyjnych modulog, co za tym idzie łatwość rozbudowy lub przebudowy stanowiska np. zmiana z wersji mobilnej na stacjonarną.

Ponadto modulog dedykowane są do pracy w warunkach produkcyjno-przemysłowych, co gwarantuje niezawodność i bardzo długi okres eksploatacji urządzenia.

Systemy szybkiego mocowania narzędzi „Flexline I 4.0-ready” stale monitorują punkt mocowania i proces produkcyjny

Do zastosowania w zautomatyzowanych systemach mocowania w suwaku prasy. „Flexline Indutrie 4.0-ready” przeznaczone do automatyzacji systemów mocowań narzędzi, spotkało się z ogromnym zainteresowaniem Klientów.

Wielu operatorów pras korzysta z tego typu systemów, które dodatkowo można zdigitalizować i, przy niewielkim wysiłku, połączyć sieciowo, mówi Andreas Reich, kierownik działu produktów ds. technologii mocowania narzędzi w firmie specjalizującej się w technologii mocowania. Ten nowy produkt jest łatwy w użyciu, niedrogi i prosty w montażu: „dzięki temu łatwo jest korzystać z zalet tej technologii” dodaje ekspert ds. optymalizacji procesu.


Flexline I 4.0-ready mocuje górne narzędzie na suwaku prasy. System jest przeznaczony do stosowania w zautomatyzowanych systemach mocowania i aplikacjach Przemysłu 4.0. Znacznie ułatwia czynności przeglądowe, a tym samym pomaga ustabilizować proces produkcyjny i uniknąć nieprzewidzianych przestojów.

Wcześniejsze wykrywanie problemów

Nietypowe siły mocowania i rozwarcia, przeciążenia lub oznaki zużycia można szybko zidentyfikować dzięki ciągłemu monitorowaniu punktu mocowania i procesu produkcyjnego. Ciągły wykres krzywej siły zacisku ułatwia również szybką analizę błędów podczas serwisowania i pomaga szybko rozwiązywać problemy.

Dzięki gotowości i zgodności systemu Flexline I 4.0-ready ze standardami Przemysłu 4.0 różne zintegrowane czujniki mierzą siły mocowania w czasie rzeczywistym i przesyłają dane do sterownika prasy za pośrednictwem interfejsu – na przykład IO-Link. Alternatywnie ROEMHELD dostarcza oprogramowanie weryfikujące, które graficznie wyświetla stan mocowania narzędzia. Możliwa jest również zdalna konserwacja.

Dodatkowy system czujników pomaga określić stopień zanieczyszczenia medium ciśnieniowego i podjąć odpowiednie środki konserwacyjne, dzięki którym można uniknąć uszkodzenia elementu mocującego.

Flexline I 4.0-ready może być stosowany do prawie każdego typu prasy i do prawie wszystkich rodzajów narzędzi

Flexline I 4.0-ready ma budowę modułową i może być instalowany zarówno do mocowania za krawędź narzędzia, jak i wybranie. Dzięki podwójnemu tłokowi jak i skokowi mocowania 19mm i prędkościom przesuwu do 150 mm/s system nadaje się do wielu zastosowań. Liczne opcje konfiguracji sprawiają, że Flexline I 4.0 jest gotowy do użycia dla prawie każdego typu prasy i dla prawie wszystkich narzędzi. Nadaje się zarówno do pierwszej instalacji, jak i do późniejszego montażu/doposażenia i nadaje się do stosowania w automatyzacji linii pras.

Andreas Reich spodziewa się, że przyszłość należy do systemów mocowania zgodnych z Przemysłem 4.0, takich jak Flexline I 4.0-ready: „Oprócz pozycjonowania i mocowania, elementy te mogą sterować, przy użyciu rzeczywistych danych, dodatkowymi funkcjami w narzędziu, które wynikają z coraz bardziej złożonych procesów formowania i monitorowania stanu.”

Kompletne rozwiązania do optymalizacji czasu przezbrojenia

Zdaniem ekspertów ROEMHELD systemy mocowań współpracujące z siecią są również w stanie sprostać wymaganiom zwiększonej automatyzacji wokół prasy. Według nich coraz więcej operatorów pras dostrzega potrzebę optymalizacji czasu przezbrajania i chce kompletnych rozwiązań: „Zapotrzebowanie na kompletne systemy do szybkiej wymiany narzędzi z systemami szybko-złącznymi, listwami rolkowymi, konsolami i wózkami transportowymi będzie nadal rosło”.

ROEMHELD: optymalizacja czasu przezbrojenia w procesie formowania blach, przetwórstwie tworzyw sztucznych i gumy.

Specjaliści z zakresie optymalizacji czasów przezbrojeń narzędzi z firmy ROEMHELD bazując na ogromnym protfolio swoich produktów są wstanie rozwiązać de facto każde zagadnienie z zakresu mocowania narzędzi w procesie formowania blach, przetwórstwie tworzyw sztucznych i gumy. Magnetyczne, hydrauliczne i elektromechaniczne systemy mocujące są możliwe do stosowania w różnych konfiguracjach i optymalizują procesy zarówno w produkcji jednostkowej jak i seryjnej. 

Produkty służące optymalizacji czasu wymiany narzędzi takie jak wózki do wymiany narzędzi, listwy rolkowe, konsole transportowe z napędem uzupełniają ofertę.

O GRUPIE ROEMHELD:

Niezależnie od tego, czy chodzi o samoloty, samochody, obrabiarki czy obudowy do smartfonów: technologie i produkty Grupy ROEMHELD są wykorzystywane do produkcji wielu przedmiotów przemysłowych i towarów dla konsumentów końcowych już od ponad 60 lat.

Wydajne rozwiązania w zakresie technologii mocowania elementów obrabianych, a także narzędzi do przetwórstwa metalu i tworzyw sztucznych stanowią trzon stale rosnącego portfolio. Uzupełnieniem są komponenty i systemy technologii montażu i obsługi, techniki napędowej i blokad wirników turbin wiatrowych.

Oprócz szerokiej gamy około 30 000 pozycji katalogowych, Grupa ROEMHELD specjalizuje się w opracowywaniu i produkcji rozwiązań dostosowanych do potrzeb klientów i jest uznawana na całym świecie za jednego z liderów rynku i jakości.

Innowacja poprzez tradycję: ROEMHELD wywodzi się z odlewni Friedrichshütte założonej w 1707 roku, która wciąż należy do grupy ROEMHELD i jest jedną z najstarszych aktywnych firm przemysłowych w Niemczech.

Zarządzana przez właścicieli grupa firm zatrudnia około 560 osób w trzech lokalizacjach w Laubach, Hilchenbach i Rankweil / Austria i jest reprezentowana przez firmy usługowe i handlowe w ponad 50 krajach. Dzięki klientom, w szczególności z branży inżynierii mechanicznej, motoryzacyjnej, lotniczej i rolniczej, Grupa ROEMHELD osiąga roczną sprzedaż ponad 110 milionów euro.

Systemy szybkiej wymiany narzędzi i tłoczników w automatach
wykrawających i prasach szybkobieżnych.

Program dostaw zawarty w nowym katalogu „Wszystko dla szybkiej wymiany narzędzi w automatach wykrawających i prasach szybkobieżnych” jest adresowany w szczególności do branży przetwórstwa stali dla pras w zakresie od 30 do 300t.

Roemheld prezentuje systemy wymiany narzędzi dzięki którym narzędzia mogą pozostawać w znacznie lepszej kondycji przez dłuższy czas, jakość produkowanych elementów może być lepsza a produktywność może znacząco wzrosnąć. Rozwiązania te są szczególnie polecane do przestrzeni z małą ilością miejsca i małych stołów maszynowych.  Ze względu na fakt iż narzędzia z reguły pokrywają takie stoły w całości na rynku nie ma zbyt dużej oferty zunifikowanych  systemów i elementów do szybkiego mocowania do takich właśnie zastosowań.

Szczególnie małe elementy mocujące do rowków T-owych od 12 mm.

Do zastosowań przy małych stołach maszynowych ROMHELD poszerzył serie swoich elementów mocujących zarówno hydraulicznych jak i mechanicznych o mniejsze rozmiary. Asortyment obejmuje dociski suwliwe, dociski cylindryczne z drążonym i gwintowanym tłokiem i hydrauliczno-mechaniczne nakrętki dociskowe o siłach docisku do 30kN – przy średnicy tylko 50mm. Przeznaczone do zabudowy w rowkach T-owych od 12mm.

W przestrzeniach o krytycznie małej ilości miejsca do mocowania oferujemy płyty magnetyczne, które mogą zostać na stałe zamontowane na stole prasy. Dzięki takiemu rozwiązaniu mogą być w sposób pewny mocowane narzędzia dowolnych rozmiarów i geometrii w ciągu kilku sekund – nawet wtedy kiedy brakuje miejsca na inne sposoby mocowania.

Zastosowanie listew rolkowych oraz kulkowych pozwalających na łatwą manipulację narzędziem dodatkowo ułatwia i przyśpiesza proces wymiany narzędzi. ROEMHELD poszerza swoją ofertę właśnie w kierunku automatów wykrawających oraz pras szybkobieżnych. Wózek o nośności 1600kg do wymiany i transportu narzędzi wykrawających bądź tłoczących dopełnia cały program dostaw.

Rozwiązania do szybkich przezbrojeń narzędzi również na małych stołach. 

Andreas Reich, kierownik działu systemów mocowania i wymiany narzędzi w prasach, dostrzega ogromny potencjał właśnie w dziedzinie przezbrojeń narzędzi w automatach wykrawających oraz prasach szybkobieżnych gdzie dzięki niedużym nakładom znacznie wzrasta produktywność. Narzędzia nawet dziś niejednokrotnie są mocowane jeszcze śrubami co powoduje fatalne skutki dla procesu i samych narzędzi, nie tylko trwa o wiele za długo ale powoduje znaczne i nadmierne naprężenia narzędzi wykrawających i tłoczących. Negatywnym skutkiem takiego działania jest wadliwa produkcja jak również szybsze i niekontrolowane zużycie narzędzi i stempli.

Prosta hydrauliczna lub mechaniczna nakrętka mocująca jest łatwa w użyciu a co ważne amortyzuje się w bardzo krótkim czasie.

ROEMHELD: optymalizacja czasu przezbrojeń w przetwórstwie blach, tworzyw sztucznych oraz gumy.

ROEMHELD dzięki swojemu szerokiemu portfolio produktowemu oferuje rozwiązania pozwalające sprostać praktycznie każdemu zadaniu w dziedzinie mocowania w przetwórstwie blach, tworzyw sztucznych oraz gumy. Systemy mocowania magnetycznego, hydraulicznego i elektromechanicznego są wszechstronne do zastosowania i potrafią sprostać procesom zarówno produkcji jednostkowej jak i seryjnej prawie wszystkich gałęzi przemysłu. Produkty i systemy do wymiany narzędzi, w tym wózki do wymiany narzędzi, listwy rolkowe, konsole transportowe z napędem dopełniają naszą kompleksową ofertę.

O GRUPIE ROEMHELD:

Niezależnie od tego, czy chodzi o samoloty, samochody, obrabiarki czy obudowy do smartfonów: technologie i produkty Grupy ROEMHELD są wykorzystywane do produkcji wielu przedmiotów przemysłowych i towarów dla konsumentów końcowych już od ponad 60 lat.

Wydajne rozwiązania w zakresie technologii mocowania elementów obrabianych, a także narzędzi do przetwórstwa metalu i tworzyw sztucznych stanowią trzon stale rosnącego portfolio. Uzupełnieniem są komponenty i systemy technologii montażu i obsługi, techniki napędowej i blokad wirników turbin wiatrowych.

Oprócz szerokiej gamy około 20 000 pozycji katalogowych, Grupa ROEMHELD specjalizuje się w opracowywaniu i produkcji rozwiązań dostosowanych do potrzeb klientów i jest uznawana na całym świecie za jednego z liderów rynku i jakości.

Innowacja poprzez tradycję: ROEMHELD wywodzi się z odlewni Friedrichshütte założonej w 1707 roku, która wciąż należy do grupy ROEMHELD i jest jedną z najstarszych aktywnych firm przemysłowych w Niemczech.

Zarządzana przez właścicieli grupa firm zatrudnia około 560 osób w trzech lokalizacjach w Laubach, Hilchenbach i Rankweil / Austria i jest reprezentowana przez firmy usługowe i handlowe w ponad 50 krajach. Dzięki klientom, w szczególności z branży inżynierii mechanicznej, motoryzacyjnej, lotniczej i rolniczej, Grupa ROEMHELD osiąga roczną sprzedaż ponad 100 milionów euro.

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:

Rysunek 1. Podział systemów mocowań wg kryteriów grupy Roemheld

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.

Rysunek 2. Przykładowe imadło precyzyjne do pracy poziomej, pionowej lub na boku (tutaj: dwa imadła połączone w wieżę).
Rysunek 3. Rodzaje wykończenia powierzchni szczęk imadeł Roemheld-Hilma.

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).

Rysunek 4. Przyrząd obróbkowy z nadajnikiem do bezprzewodowej kontroli ciśnienia.
Rysunek 5. Hydrauliczne imadło precyzyjne z nadajnikiem do bezprzewodowej kontroli 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.

Rysunek 6. Kompaktowy zasilacz hydrauliczny do zasilania przyrządów obróbkowych.

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…

Rysunek 7. Gniazda z punktem zerowym Stark, do pozycjonowania i mocowani przyrządów lub detali.
08-img-artykul
Rysunek 8. Obrabiany detal mocowany i pozycjonowany bezpośrednio w gniazdach z punktem zerowym.

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.

Rysunek 9. Zabudowane dociski skrętno-ciągnące z zintegrowanymi w płycie listwami rolkowymi.

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

Zwiększenie efektywności procesu dzięki systemom mocowań i wymiany narzędzi

Wymagania rynku i znaczny popyt na serie produktów o dużym zróżnicowaniu, wymusza poszukiwanie rozwiązań, które umożliwią niezawodne funkcjonowanie form i narzędzi oraz szybką i sprawną ich wymianę. Zwiększenie wydajności procesu produkcyjnego należy prowadzić dwutorowo. W pierwszym etapie – już przy projektowaniu narzędzi, w drugim – przy projektowaniu systemu mocowania i wymiany.

Dzięki swoim mechanicznym, hydraulicznym oraz magnetycznym systemom mocowań firma Hilma-Römheld gwarantuje szybką wymianę oprzyrządowania i zmianę formy w prasach i wtryskarkach oraz inne ważne zalety, jakie przynosi zastosowanie tych systemów w procesie produkcji oraz obróbki.

Zmniejszenie ilości partii produktu w połączeniu z rosnącą różnorodnością elementów produktu oraz krótkimi terminami dostaw stało się znaczącym wyzwaniem dla wszystkich pracowników zatrudnionych przy procesie produkcji. Aby rozwiązać ten problem, który powoduje konieczność ciągłych zmian form i narzędzi, muszą zostać podjęte bardzo zdecydowane kroki. Rozwiązaniem może być użycie systemów mocowań o uniwersalnym zastosowaniu, niezależnych od konkretnych narzędzi. Takie rozwiązanie odpowiada także wymaganiom produkcji seryjnej, ponieważ różnorodność produkowanych modeli zmusza firmy do stosowania uniwersalnych systemów mocowań, o szerokim spektrum zastosowania, w celu ograniczenia całkowitych kosztów produkcji. Zapewnienie przez dłuższy okres czasu części zamiennych jest także argumentem przemawiającym za zastosowaniem systemów uniwersalnych.

Od właściwego wyboru elementu mocującego zależy szybkość zarówno wymiany narzędzia jak i czasu przygotowawczo-zakończeniowego prasy do pracy. Dotyczy to nie tylko aktualnych, ale i przyszłych zleceń.

W przypadku mechanicznych, hydraulicznych i elektromechanicznych elementów systemów mocowań, listew rolkowych, wsporników nośnych lub magnetycznych systemów mocowań firma Hilma-Römheld stawia na stałe poszerzanie asortymentu produktów w celu skrócenia uciążliwego czasu przezbrojenia maszyny i zwiększenia wygody jak również bezpieczeństwa przy wymianie narzędzia i dalszej obsłudze urządzenia.

Różnorodność produktów firmy Hilma-Römheld zapewnia kompetentność obsługi i dynamikę w całym sektorze mocowań i wymiany narzędzi, którą można określić jako „all inclusive”.

W centrum uwagi firmy znajdują się zawsze korzyści, jakie ma osiągnąć klient, stąd motto firmy:

„Rentowne skrócenie bezproduktywnego czasu przezbrojenia maszyny i związany z tym wzrost produkcji w firmie klienta”.

Cechy i płynące z nich korzyści.

Poza skróceniem nieefektywnego czasu przygotowania maszyny automatyczne systemy mocowań i wymiany przyniosą użytkownikowi następujące korzyści:

Mechaniczne elementy mocujące.

Maksymalny zakres sił mocujących dla śrub wynosi 70-80 kN. Dokręcenie śruby mocującej na stole prasy wymaga niewiele czasu: 20-40 sek., zaś dokręcenia śruby na suwaku prasy wymaga dodatkowo tylko 50% tego czasu. Podobnie jest w przypadku użycia klamer zaciskowych – dodatkowy czas na zamocowanie elementu wynosi jedynie 50% czasu mocowania. Zastosowanie zintegrowanych przekładni planetarnych umożliwia uzyskanie olbrzymich sił docisku, przy czym do prawidłowego zamocowania narzędzia wystarczy klucz dynamometryczny. Mechaniczne elementy dociskowe, podobnie jak cały asortyment dostaw firmy Hilma-Römheld, są w pełni kompatybilne ze standardowymi rowkami T, wykonywanymi w stołach pras.

Rys. 2. Dociski klinowe jako elementy mocujące formy wtryskowe.

Hydrauliczne elementy mocujące.

Wszystkie hydrauliczne układy mocujące muszą być podłączone do zasilacza hydraulicznego w celu wytworzenia wymaganego ciśnienia. W zależności od wydajności i liczby podłączonych elementów mocujących w obwodzie – zazwyczaj oddzielnie dla stołu prasy i suwaka prasy – można osiągnąć czas docisku i zwolnienia docisku rzędu 1-30 sekund.

Wszystkie zasilacze hydrauliczne zaprojektowane są jako urządzenia samo wyłączające się, tzn. silnik z pompą pracuje wyłącznie w czasie docisku i jego zwalniania. W trakcie pracy prasy zasilacz pozostaje w trybie czuwania i włącza się jedynie w celu wyrównania ewentualnych spadków ciśnienia. W każdym obiegu wbudowano wyłączniki ciśnienia dla zabezpieczenia maszyny, wyłączające ją, gdy ciśnienie spadnie o 15% poniżej wartości zadanej. Dla zwiększenia bezpieczeństwa elementy mocujące mogą zostać odłączone do dwóch oddzielnych obwodów hydraulicznych. W przypadku awarii jednego z obwodów drugi z nich gwarantuje dalsze mocowanie narzędzia. Ponadto każdy z elementów mocujących można zwolnić za pomocą sterowanego zaworu zwrotnego bezpośrednio lub poprzez rozdzielacz hydrauliczny, co w przypadku awarii hydrauliki zapewni utrzymanie ciśnienia w elemencie mocującym. Elementy mocujące wyposażone są w łączniki zbliżeniowe, które sygnalizują punkt docisku i jego zwolnienia, a każdą zmianę sygnalizują dźwiękiem w celu wyłączenia maszyny.

Narzędzia wyposażone w stopki można mocować za pomocą wsuwanych elementów mocujących. Te elementy mocujące można wsunąć ręcznie lub automatycznie w rowki T płyty mocującej. W zależności od modelu można uzyskać siłę docisku do 78 kN. Przy zastosowaniu 4 elementów na każdej krawędzi czas docisku i jego zwolnienia wynosi ok. 2 sekund na każdą krawędź. Dociski cylindryczne stosowane są dla narzędzi z rowkami mocującymi, np. w tłoczniach karoserii. Te elementy mocujące ustawiane są za pomocą śrub we wpustach T do odpowiedniego wymiaru krawędzi docisku. Dociski cylindryczne i elementy mocujące wsuwane należy dosunąć ręcznie lub automatycznie do krawędzi narzędzia.

Dla mocowania narzędzi za pomocą dużej siły i małej powierzchni stosuje się dociski klinowe lub kostki dociskowe z kontrolą pozycji docisku. Za ich pomocą można mocować narzędzia z siłą 1250 kN na każdy punkt docisku. Trzpienie dociskowe i cylindry mocowane są oddzielnie, co chroni je przed wstrząsami. Dociski klinowe znajdują zastosowanie np. we wtryskarkach tworzyw sztucznych a także maszynach kuźniczych pracujących w specyficznych warunkach np. w wysokiej temperaturze lub w środowisku wysokiego zanieczyszczenia. Dla temperatury otoczenia 250°C i temperatury styku 160°C elementy te wyposaża się w specjalne urządzenia w celu zapewnienia ciągłej kontroli pozycji mocowania. Ciągła kontrola pozycji mocowania, w przypadku procesów przebiegających automatycznie, zapewnia najwyższy stopień bezpieczeństwa. Czas zacisku i czas zwolnienia zacisku w zależności od wielkości cylindra mocującego i wydajności agregatu wynosi od 5 do 30 sekund.

Rys. 2. Dociski klinowe jako elementy mocujące formy wtryskowe.

Hydrauliczne dociski suwliwe, dociski cylindryczne i listwy dociskowe jako elementy, o krótkim czasie mocowania i szerokim zastosowaniu

W przypadku ciągłego stosowania narzędzi o tej samej wielkości najłatwiej jest

zastosować hydrauliczne listwy dociskowe. Montuje się je na krawędzi stołu prasy lub suwaka prasy, przy czym spełniają one funkcję prowadnic bocznych. W stole można używać listew jako ograniczników. Po włączeniu zasilania za pomocą zdalnego sterowania zasilacza hydraulicznego wytworzone zostaje ciśnienie hydrauliczne mocujące narzędzie. Czas zacisku i jego zwolnienia wynosi po każdej stronie stołu/suwaka prasy ok. 1 sekundy. Dzięki listwom dociskowym można wytworzyć na wbudowanym elemencie o dł. 270 mm siłę docisku do 116 kN. Dzięki łączeniu kilku listew siłę docisku można podwoić.

Rys. 3. W przypadku narzędzi o takiej samej wielkości najlepiej stosować montowane na stałe hydrauliczne listwy dociskowe.

Zintegrowane elementy mocujące gwarantują wolną powierzchnię stołu prasy.

Jeżeli wymiana narzędzia wymaga wolnej powierzchni stołu, elementy mocujące muszą zostać schowane w stole. Ten rodzaj elementów znajduje również zastosowanie, jeżeli punkt mocowania zlokalizowany jest głęboko w stole prasy lub na suwaku prasy i procesu mocowania nie można przeprowadzić ręcznie. W takich przypadkach możliwe jest użycie wpuszczanych elementów mocujących. Całkowite bezpieczeństwo techniki mocowania gwarantują czujniki odległości, które kontrolują docisk i jego zwolnienie oraz pozycje pośrednie. Siła docisku dla każdego elementu mocującego wynosi do 416 kN a czas docisku i jego zwolnienia 1-30 sekund na każdy stół prasy.

Rys. 4. Dociski skrętne zintegrowane ze stołem maszyny.

System szybkiego mocowania o najwyższym stopniu automatyzacji.

System szybkiego mocowania z wbudowanym cylindrem mocującym dociskany jest automatycznie do krawędzi mocowania narzędzia za pomocą napędzanego silnikiem elektrycznym łańcucha lub śruby. Rowek T prasy działa jako prowadnica łańcucha lub elementu mocującego.

Siła mocowania wynosi ok. 115 kN, czas mocowania 2-6 sekund. W modelu łańcuchowym elementy mocujące dociskane są do narzędzia ze zmienną prędkością do 150 mm/s. Tę technologię mocowania charakteryzuje krótki czas przezbrajania maszyny dzięki pełnej automatyzacji procesu, niski nakład pracy, wysokie bezpieczeństwo oraz opłacalność.

Rys. 5. System szybkiego mocowania z łańcuchem dla zapewnienia najwyższego stopnia automatyzacji. Nie wymaga standaryzacji wielkości narzędzia. Zapewnia optymalne wykorzystanie powierzchni suwaka prasy

Elektromechaniczna technika mocowania.

W niektórych przypadkach niemożliwe jest zastosowanie cieczy hydraulicznej w prasie lub nie zaleca się zmian pozycji ruchomych połączeń hydraulicznych. Dla tych celów opracowano elektromechaniczne elementy mocujące. Tak jak w przypadku elementów hydraulicznych również w elementach elektrycznych wykorzystuje się różne modele zacisków mocujących. Siła docisku wynosi 70-160 kN na jeden element mocujący, a czas docisku i czas jego zwolnienia 2-10 sekund.

Rys. 6. Mocowanie automatyczne bez zastosowania układu hydraulicznego, z elementami mocującymi poruszanymi za pomocą silnika elektrycznego. Zastosowanie w urządzeniach, które wymagają obciążenia mechanicznego bez wzmocnienia hydraulicznego.

Magnetyczne systemy mocujące bez konieczności standaryzacji narzędzia.

Płaska, metalowa powierzchnia mocowania płyty magnetycznej zaoszczędzi użytkownikowi kosztownej standaryzacji wielkości narzędzi i wysokości brzegów mocowania. Wszystkie nieznormalizowane formy i narzędzia mogą zostać wymienione w maszynie bez konieczności ich zmiany. Siła mocowania przyłożona do całej powierzchni narzędzia zapewnia mu odporność na wyginanie. Obie połowy formy są dzięki temu prowadzone idealnie równolegle wobec siebie.

Niewątpliwą zaletą dla użytkownika jest redukcja kosztów przygotowania i konserwacji narzędzi.

Czas wymiany narzędzi – szczególnie dotyczy to obróbki w wysokiej temperaturze – można skrócić o wiele godzin dzięki braku przestojów spowodowanych koniecznością schłodzenia i ponownego rozgrzania narzędzia. Wymiana rozgrzanego narzędzia trwa kilka minut, ponieważ jego wymiana odbywa się bezdotykowo. Zakres temperatur dochodzi przy tym do 230 °C, na życzenie klienta można go jeszcze zwiększyć. Taki system wymiany z pewnością zapewnia komfort i bezpieczeństwo pracy. Technika mocujących płyt magnetycznych opiera się na zasadzie magnesów trwałych, działających także przy braku zasilania elektrycznego. Dostarczenie energii elektrycznej konieczne jest wyłącznie w pierwszych sekundach do startowego namagnesowania systemu. W czasie pracy urządzenia system funkcjonuje niezależnie od źródła zasilania. Siła magnetyczna tworzy się w bardzo płaskim, silnie skoncentrowanym polu magnetycznym, które wnika na kilka milimetrów w powierzchnię narzędzia. Osiągane siły magnetyczne wynoszą 2-12 kg/cm², zależą one od powierzchni narzędzia i wzrastają adekwatnie do jego wielkości. Zapewniają one siłę mocowania rzędu 500, 1000 lub 2000 kN i więcej. Siły te można dopasować od góry i od dołu do wymagań konkretnej maszyny. Konstrukcja płyt magnetycznych nie jest stała i może być zmieniana w zależności od wielkości i formy narzędzia, na życzenie użytkownika. Grubość płyt wynosi 48-85 mm.

System sam w sobie nie posiada ruchomych elementów i w zasadzie nie wymaga konserwacji. Można go stosować w niemal wszystkich prasach oraz integrować z nowymi urządzeniami. Montaż trwa zazwyczaj tylko kilka godzin. Wymagane bezpieczeństwo człowieka i maszyny zapewnia niezależny system bezpieczeństwa w formie oddzielnego sterownika. Sterownik kontroluje w trakcie całego procesu obróbki parametry siły magnetycznej, pozycję narzędzia oraz temperaturę. Przy najmniejszym drgnięciu połowy narzędzia maszyna zostaje zatrzymana, co gwarantuje bezpieczeństwo maszynie i obsługującego nią człowieka. System M-TECS spełnia wymogi norm Unii Europejskiej w zakresie norm maszyn 98/37 EEC, 73/23 EEC, EMC 89/336. Podłączenie systemu do prasy następuje poprzez bezpotencjałowy styk wyłączania awaryjnego lub włączania maszyny.

Zwiększenie efektywności procesu dzięki systemom mocowań i wymiany narzędzi.
Rys. 7. Magnetyczny system mocujący M-Tecs zamontowany w wtryskarce.
Rys. 8. Magnetyczny system mocujący M-Tecs zamontowany w prasie.

Konsole transportowe, listwy rolkowe i kulkowe gwarantujące prosty i bezpieczny transport narzędzia.

W celu ułatwienia wymiany ważących kilka ton matryc do prasowania i zmniejszenia niebezpieczeństwa zaistnienia wypadków przy pracy można użyć specjalnych konsol transportowych przy stole prasy, na które odkłada się narzędzie. Listwy kulkowe i rolkowe w rowku T prasy ułatwiają ręczne lub automatyczne przesuwanie narzędzia.

Unika się w ten sposób uszkodzenia narzędzia i spowodowanych tym przestojów w produkcji. Dzięki temu można realizować indywidualne rozwiązania wraz z automatyczną wymianą narzędzia podłączonej prasy.

Oprócz nowej techniki mocowania magnetycznego i przedstawionych powyżej elementów mocujących i elementów montażowych firma opracowała całą paletę elementów mocujących znajdujących zastosowanie we wszystkich innych urządzeniach wymagających mocowania. Praktyczność ich zastosowania została już dawno temu udowodniona.

Mimo różnorodności stosowanych narzędzi każdy odbiorca znajdzie w firmie Hilma-Römheld elementy mocujące dla każdej maszyny i wszystkich jej zastosowań.

Zwiększenie efektywności procesu dzięki systemom mocowań i wymiany narzędzi.
Rys. 9. Konsola transportowa z napędem – do wymiany największych narzędzi.

Jeżeli firma stanie przed problemem rezygnacji z konwencjonalnych metod mocowania na korzyść metod półautomatycznych lub automatycznych, należy zadać sobie pytanie o opłacalność takiej inwestycji, oraz czy ewentualne korzyści przewyższą koszty zmian. Poprzez koszty rozumiemy tutaj koszt nabycia elementów mocujących, w których zawierają się: elementy mocujące, zasilacz hydrauliczny sterowany elektrycznie podłączony do systemu sterowania maszyny, przewody i materiały instalacyjne, montaż na miejscu, ewentualne dostosowanie maszyny i narzędzia. Korzyści wymierne wynikają z zaoszczędzonego czasu wymiany narzędzia i zyskanego czasu dla produkcji. Oprócz oszczędności samych kosztów należy także wziąć pod uwagę także niskie zużycie narzędzi, wzrost możliwości zastosowań, wyższą jakość produktu, mniejszy koszt składowania, skrócenie czasu zamrożenia kapitału, wzrost bezpieczeństwa pracy i polepszenie jej jakości.

Należy pamiętać, że systemy mocowania narzędzi i form Hilma-Römheld zalecane są wszędzie tam, gdzie wymagana jest duża wydajność produkcji przy znacznej różnorodności wyrobów i przy krótkich terminach realizacji. Systemy te sprawdzają się również idealnie w małoseryjnym i wielowariantowym przetwórstwie tworzyw sztucznych i innych dziedzinach produkcji.

Właściwe wdrożenie profesjonalnych systemów Hilma-Römheld umożliwia zredukowanie czasów przezbrojeń – a tym samy bezproduktywnych czasów przestoju maszyn od kilku do kilkudziesięciu procent!

Autor: dr inż. Maciej Boldys, Inmet-BTH

Ogólne wytyczne projektowania przyrządów obróbkowych.

Przyrządy mocujące (obróbkowe) stosowane w seryjnej produkcji i obróbce detali, powinny spełniać szereg wymogów. Grupa ROEMHELD, jako czołowy dostawca systemów i komponentów mocujących do przyrządów obróbkowych, wyróżnia tutaj pięć głównych kryteriów:

  1. bezpieczeństwo mocowania,
  2. szybkość mocowania,
  3. powtarzalność mocowania,
  4. ergonomię przyrządu,
  5. żywotność komponentów.

Prawidłowy schemat analizy i projektowania systemu mocowania przedstawiono na rysunku

Rysunek 1. Ogólny schemat projektowania systemu mocowania.

Bezpieczeństwo mocowania, rozumiane jako minimalizacja zdarzeń nieprzewidzianych i niebezpiecznych dla otoczenia takich jak np. odmocowanie detalu, wyrwanie detalu przez narzędzie w głowicy obrabiarki czy też niepoprawne zamocowanie powinno być głównym kryterium podczas projektowania systemu mocującego. Siły mocujące oraz punkty mocowania/podparcia muszą być tak dobrane, aby nie nastąpiło samoczynne odmocowanie detalu nawet, w przypadku przekroczenia dopuszczalnych (projektowych) parametrów skrawania. Należy zatem określić współczynnik bezpieczeństwa mocowania rozumiany jako iloraz sum sił mocujących oraz sum sił obróbczych:

gdzie: Fm – siły mocujące; Fo – siły obróbcze.

Zalecany, minimalny współczynnik bezpieczeństwa wynosi min. n = 2 dla maszyn z zamkniętą przestrzenią roboczą oraz min. n = 2.5…10 w przypadku otwartej przestrzeni roboczej (większe ryzyko dla operatora i otoczenia). W przypadku skomplikowanych detali lub sił działających w wielu kierunkach analizować należy wszystkie przypadki.

Wymagana i konieczna staje się kontrola zamocowania, która może być realizowana na 4 sposoby:

  1. hydraulicznie, w zasilaczu hydraulicznym podłączonym na stałe do przyrządu,
  2. hydraulicznie bezprzewodowo, przy systemie paletowym,
  3. pneumatycznie,
  4. elektrycznie.

Hydrauliczna kontrola zamocowania polega na ciągłym kontrolowaniu wartości ciśnienia zasilającego przyrząd i podjęcia stosownych reakcji w przypadku spadku tego ciśnienia. Grupa Roemheld opracowała specjalną serię zasilaczy dedykowanych do przyrządów obróbkowych. Zasilacze wyposażone są w elektroniczny czujnik ciśnienia wyświetlający, w czasie rzeczywistym, faktyczną wartość ciśnienia zasilania, dodatkowo z zaimplementowanym układem sterowania z pętlą histerezy. W przypadku spadku ciśnienia o 10% od wartości zdefiniowanej zasilacz automatycznie uzupełnia ten ubytek; w przypadku trudności w uzupełnieniu ciśnienia (np. wyrwany przewód hydrauliczny w przyrządzie) i spadku o 15% lub więcej od wartości nominalnej zasilacz natychmiast generuje sygnał zatrzymania awaryjnego do maszyny.

Hydrauliczna, bezprzewodowa kontrola ciśnienia, stosowana w systemach paletowych (odłączonych od zasilacza) działa na podobnej zasadzie, przy czym brak jest możliwości uzupełnienia ubytku ciśnienia. Informacja o wartości ciśnienia przesyłana jest bezprzewodowo z samodzielnej, hermetycznej jednostki nadawczej do odbiornika zintegrowanego ze sterowaniem maszyny (rysunek 2). Na podstawie zdefiniowanych progów następuje decyzja o awaryjnym wyłączeniu maszyny lub np. o wyświetleniu komunikatu ostrzegawczego.

Rysunek 2. Bezprzewodowy nadajnik do kontroli ciśnienia. Tutaj: podłączony do imadła hydraulicznego.

Równolegle lub niezależnie od kontroli hydraulicznej może być stosowana kontrola pneumatyczna lub elektryczna. Wymagane tutaj jest jednak stałe podłączenie przyrządu do zasilania pneumatycznego lub elektrycznego. Kontrola elektryczna polega na odczytywaniu sygnałów z wyłączników krańcowych, przy czym możemy odczytywać sygnał „zamocowano”, „odmocowano” lub oba sygnały – w zależności od wymagań i wersji siłownika.

Rysunek 3. Siłownik blokowy z elektrycznym modułem kontroli położenia tłoka.

Kontrola pneumatyczna polega na odczytaniu spadków i wzrostu ciśnienia powietrza w kanałach pneumatycznych. Wybrane siłowniki mocujące Roemheld wyposażone są w kanały powietrzne, które są otwierane lub zamykane w zależności od położenia ramienia dociskowego lub tłoka. Zamknięcie kanału pneumatycznego możliwe jest tylko w momencie prawidłowego ułożenia ramienia dociskowego lub odpowiedniego położenia tłoka, co jest tożsame z osiągnięciem pozycji mocującej; występujący wówczas wzrost ciśnienia w kanale pneumatycznym oddziałuje na wyłącznik ciśnienia, który generuje sygnał elektryczny zezwalający na obróbkę. Zaletą tego układu jest to, że wszystkie siłowniki mogą być kontrolowane jednym kanałem pneumatycznym, a w momencie odmocowania powietrze może być wykorzystywane dodatkowo do oczyszczania siłowników z wiórów.

Rysunek 4. Kompaktowy siłownik mocujący z widocznym kanałem kontroli zamocowania oraz przykładowy diagram sygnałów.

Przyrządy obróbkowe tworzone są z myślą o wzroście bezpieczeństwa i efektywności wytwarzania. W tym przypadku efektywność można określić, jako synonim frazy „dobrze i szybko”. Szybkość mocowania, która zależy od źródła zasilania. Dobór właściwego zasilacza hydraulicznego pozwoli na pełne wykorzystanie możliwości komponentów mocujących, przy czym należy pamiętać o dopuszczalnym przepływie oleju hydraulicznego dla poszczególnych komponentów:

gdzie: Qzas – max. przepływ medium generowany przez zasilacz, l/min; Qdop – max. dopuszczalny przepływ dla odbiornika, l/min; n – ilość odbiorników (siłowników).

Szybkość mocowania można oszacować ze wzoru:

gdzie: tm – czas mocowania, s; Vs – objętość skokowa siłowników, cm3; Qzas – max. przepływ medium generowany przez zasilacz, cm3/s (1 l/min = ~16,67 cm3/s)

Kolejnym aspektem jest powtarzalność mocowania jest istotna z punktu widzenia minimalizacji błędnie wykonanych detali i ma ogromny wpływ na produkt finalny. Powtarzalność mocowania w dużej mierze zależy od samego detalu – inna będzie przy odlewie z formy piaskowej niż z kokili czy też innych procesów wytwarzania prefabrykatów. Nowoczesne narzędzia inżynierskie, jak np. programy do analiz MES pozwalają badać zachowanie detalu w momencie mocowania i obróbki. Na tej podstawie możemy zweryfikować, z dużą dokładnością, poprawność przyrządu obróbkowego jeszcze w fazie projektowania i przedprodukcyjnej.

Rysunek 5. Etapy analizy detalu. a) – model CAD (odlew), b) – model CAD (zakres obróbki), c) – model dyskretny, d) – mapa przemieszczeń, e) – mapa naprężeń zredukowanych.

W całkowitym rozrachunku niezwykle ważnym aspektem jest ergonomia przyrządu. Szybkość mocowania nie będzie miała znaczenia w przypadku, kiedy operator potrzebuje dodatkowo znacznej ilości czasu na przezbrojenie przyrządu. Projektując przyrząd należy pamiętać o łatwości układania i wstępnego pozycjonowania detali oraz bezpieczeństwie operatora – w trakcie mocowania detal nie może być podtrzymywany ręką…

Żywotność komponentów, a tym samym przyrządu jest czynnikiem, który zazwyczaj jest pomijany, mimo, że jest czynnikiem niezwykle istotnym. Oczywiste jest, że elementy hydrauliczne i mechaniczne zużywają się z biegiem czasu. Większość komponentów Roemheld jest praktycznie bezobsługowa, co nie zmienia faktu, że po pewnej ilości cykli zamocowania (zazwyczaj 200.000…2.000.000 w zależności od typu elementu i parametrów obróbki) komponenty należy poddać regeneracji (wymiana pakietów uszczelnień) lub wymianie. Wskazane jest zatem takie zaprojektowanie przyrządu, aby w sytuacji awaryjnej naprawa była szybka i nieskomplikowana. Zdecydowanym liderem w zakresie szybkiej wymiany są komponenty do zabudowy w płycie i zasilane kanałowo lub przez O-ring – odkręcenie śrub mocujących korpus pozwala na szybką wymianę komponentu, bez konieczności rozłączania hydrauliki.

Rysunek 6. Przykładowe komponenty do zabudowy kanałowej, umożliwiające szybką wymianę całego elementu.

Projektując przyrząd obróbkowy należy zatem mieć na uwadze powyższe, ogólne ale oczywiście nie jedyne wytyczne. Faktem jest, że praktycznie każdy detal charakteryzuje się szczególnymi wymaganiami, które wymuszają poszukiwanie rozwiązań optymalnych i kompromisowych – na szczęście wybór komponentów mocujących jest na tyle duży, że większość detali udaje się zamocować produktami katalogowymi.

Autor: dr inż. Maciej Boldys, Inmet-BTH

Mocowanie detali o skomplikowanych kształtach.

Przyrządy mocujące (obróbkowe) dedykowane dotychczas do mocowania detali w produkcji seryjnej, znajdują obecnie coraz większe zastosowanie w wymagającej obróbce skomplikowanych i problematycznych detali. Ogólny trend do obniżenia masy detalu oraz kosztów wytwarzania produktu są głównymi przyczynami powstawania coraz bardziej skomplikowanych detali. Niesie to ze sobą szereg problemów – w tym związanych z samym mocowaniem detalu w trakcie jego obróbki. Skomplikowana geometria, cienkie i pochylone ścianki, powierzchnie kolizyjne czy też małe rozmiary utrudniają szybkie, bezpieczne i powtarzalne mocowanie. W takich sytuacjach do dyspozycji mamy trzy zasadnicze rozwiązania:

  1. imadła precyzyjne,
  2. dedykowane przyrządy obróbkowe,
  3. systemy mocowania z punktem zerowym.

Klasyczne rozwiązania jak np. imadła precyzyjne, są rozwiązaniami o olbrzymiej uniwersalności i możliwości konfiguracji (Rys. 1).

Rys.1 . System wieżowy – uniwersalne imadła wielodetalowe do jednokrotnego mocowania do 8 detali. Wymienne szczeki i przegrody pozwalają sterować zakresem mocowania (Inmet-BTH, Hilma-Roemheld)

W przypadku zastosowania imadeł precyzyjnych w pewnych szczególnych przypadkach detali problematyczne może być jednak przyłożenie siły w jednej linii, wzdłuż osi łoża. W szczególnych przypadkach detali o skomplikowanej geometrii takie rozmieszczenie wektorów siły może powodować wypychanie detalu (Rys. 2), co z kolei niesie za sobą zagrożenie dla otoczenia i jakości produktu finalnego.

Rys.2 . Siły wypadkowe występujące przy mocowaniu detali o pochylonych ściankach. (Opracowanie własne)

Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie szczęk podatnych (uchylnych, dopasowujących się w jednej płaszczyźnie do powierzchni detalu), szczęk kształtowych, szczek ząbkowanych lub szczęk z powłokami napawanymi o dużej chropowatości (Rys. 3).

Rys.3 . Od lewej: imadło precyzyjne z szczękami kształtowymi, wkładka do szczęki imadła z chropowatą powierzchnią napawaną. (Inmet-BTH, Hilma-Roemheld)

W przypadku wymagających detali, w przypadku których imadła precyzyjne mogą być niewystarczające, należy zastosować dedykowane przyrządy obróbkowe zasilane hydraulicznie. Przyrządy obróbkowe zasilane hydraulicznie nie są jedynymi, dostępnymi na rynku, rozwiązaniami, ale jest to rozwiązanie charakteryzujące się bardzo dużą stabilnością i szybkością pracy (mocowania), możliwością automatyzacji, wysoką powtarzalnością mocowania, odpornością na zmiany temperatur, wysokim bezpieczeństwem oraz konfigurowalnością dzięki dużej liczbie dostępnych komponentów. Właściwy dobór źródła zasilania (zasilacza hydraulicznego) pozwala na sterowanie m.in. takimi parametrami jak siła mocowania i czas zamocowania jak również umożliwia integrację systemu z układem sterowania maszyny lub robota współpracującego. Największą zaletą przyrządów obróbkowych jest dopasowanie do konkretnego detalu, z uwzględnieniem geometrii, rodzaju i zakresu obróbki oraz wymagań jakościowych. Dostosowanie do konkretnego detalu wpływa na ergonomię pracy operatora/robota w zakresie wymiany detalu co wpływa również na poziom bezpieczeństwa i redukcję odrzutów związanych z pomyłką operatora. Na poszczególnych etapach projektowania przyrządu kwestia ergonomii może zostać odpowiednio zoptymalizowana. Ponadto dedykowane przyrządy obróbkowe pozwalają na lepsze wykorzystanie powierzchni stołu roboczego maszyny np. poprzez zwiększenie ilości gniazd obróbczych (Rys. 4) czy też wykonanie przyrządu dwuoperacyjnego (Rys. 5).

Rys.4 . Koncepcja przyrządu obróbkowego wielogniazdowego. (Opracowania własne)

Rys.5 . Animacja przyrządu dwuoperacyjnego – zeskanuj i obejrzyj.

Hydrauliczne przyrządy obróbkowe mogą być projektowane do współpracy z systemem wymiennych palet, stołów obrotowych lub do podłączenia na stałe. System podłączenia nie ma jednak wpływu na zastosowane komponenty wykonawcze (siłowniki itd.), a jedynie na typ zastosowanych elementów sterujących i zasilacza. Dzięki temu, w zasadzie bez względu na typ posiadanej maszyny, możliwe jest zastosowanie wszystkich dostępnych typów komponentów wykonawczych. Opierając się na przykład na asortymencie produktów Grupy Roemheld, czołowego dostawcy rozwiązań, systemów i komponentów do mocowania detali, wyróżnić można: siłowniki liniowe, w tym siłowniki uniwersalne, blokowe i kompaktowe z gwintowanymi obudowami, siłowniki dźwigniowe i kompaktowe, dociski kierunkowe, siłowniki centrujące i do mocowania w otworach, siłowniki podporowe (eliminujące drgania detalu w trakcie obróbki), siłowniki szczękowe czy też siłowniki adaptacyjne. Ostatnia z wymienionych grup – siłowniki adaptacyjne – to jedno z najlepszych rozwiązań w przypadku mocowania wiotkich detali. Mocowanie takim siłownikiem odbywa się dwustopniowo – najpierw następuje dojazd jednej ze szczęk do detalu, lekki nacisk siłą wewnętrznej sprężyny i dopiero zamocowanie drugą szczęką (Rys. 6). Dzięki temu siłownik nie wywiera zbyt dużych nacisków na detal i dopasowuje się do jego kształtu, który dla różnych sztuk detalu może mieścić się w pewnym zakresie (np. +/- 2 mm).

Rys.6. Animacja przyrządu z siłownikami adaptacyjnymi – zeskanuj i obejrzyj.

Analizy i badania własne dowodzą, że największą grupę detali obrabianych w dedykowanych przyrządach obróbkowych stanowią cienkościenne detale odlewane ze stopów lekkich. Detale te cechują się najczęściej cienkimi ściankami o pochyłościach do 3º (w celu łatwiejszego wyjmowania detalu z form odlewniczych). Cienka ścianka w połączeniu z materiałami o niezbyt wygórowanych parametrach wytrzymałościowych jak również pochylenie ścianek utrudniają proces mocowania. W przypadku takich detali szeroko stosowane są wspomniane wcześniej siłowniki adaptacyjne, siłowniki uniwersalne z gwintowaną obudową jak również siłowniki podporowe, które, podobnie jak adaptacyjne, dociskają z siłą sprężyny wewnętrznej (siła docisku jest znacznie mniejsza i niezależna od ciśnienia), a po uzyskaniu ciśnienia roboczego usztywniają się blokując detal.

Rys.7 . Koncepcja mocowania detalu 4 siłownikami podporowymi. (Opracowania własne)

Alternatywnym rodzajem mocowania detali o skomplikowanych kształtach lub dużych gabarytach jest system mocowania z punktem zerowym. Składa się on z gniazda szybkozłącznego generującego siłę mocującą oraz odpowiednich trzpieni mocująco-pozycjonujących (Rys. 8).

Rys.8 . System szybkomocujący z punktem zerowym wykorzystany do bezpośredniego mocowania detalu.

Trzpienie wkręcane są bezpośrednio do detalu lub do płyty pośredniej, na której zamocowany jest detal i wpinany do gniazd /-a szybkomocujących. W zależności od typu gniazda osiągane są bardzo duże siły i dokładności mocowania (np. dla gniazd szybkomocujących Stark siły do 55 kN/gniazdo, dokładność mocowania poniżej +/- 0,01 mm i powtarzalność mocowania poniżej +/- 0,005 mm).

Obecne możliwości oraz asortyment produktów i systemów mocujących dostępnych na rynku pozwala na sprawne i bezpieczne mocowanie detali o skomplikowanych geometriach. Olbrzymia różnorodność detali i specyficzne wymagania wymuszają konieczność przeprowadzenie dokładnych analiz i weryfikacji przyjętych rozwiązań. Pomocne w tym zakresie numeryczne metody obliczeniowe metodami elementów skończonych pozwalają na dość dokładne sprawdzenie przyjętych założeń i ich ewentualną korekcję. Dostępne systemy mocujące nadążają bowiem za rozwojem i komplikacją geometryczną detali – wymagają jedynie niekiedy mniej standardowego podejścia do tematu.

Autor: dr inż. Maciej Boldys, Inmet-BTH