Nové brusce pro vnitřní broušení švýcarského výrobce nástrojů Studer dokonale vyhovuje CNC systém FANUC

Zadání: Najít vhodný CNC systém pro novou univerzální brusku na vnitřní broušení přírubových dílů a vřeten do délky 1300 mm typu Studer S141.  

Řešení: Na základě dlouholetého pracovního vztahu se značkou FANUC se firma Studer rozhodla pro CNC systém FANUC 31i Model B. Rozhodujícím faktorem pro výběr řešení FANUC byla prověřená spolehlivost. Systém 31i Model B využívá prostředí Panel i, na kterém běží software Studer se speciálním uživatelským rozhraním.

Výsledek: CNC systém FANUC nabízí firmě Studer četné výhody, včetně intuitivního provozu a programování, integrovaných technologií kalibrace a snímání pro účely monitorování procesů, vysokorychlostního PMC (integrovaného PLC), programové paměti a až pěti kanálů PMC pro souběžné provádění nezávislých programů PMC maximální možnou rychlostí.

CNC pro budoucnost

Nová platforma brusek Studer s novou řídicí jednotkou FANUC

Vnitřní broušení přírubových dílů nebo vřeten do délky 1300 mm – pro novou brusku Studer S141 žádný problém. Stroj představený na podzim roku 2014 je předvojem nové platformy univerzálních brusek pro vnitřní broušení, který budou na veletrhu EMO 2015 následovat různě velké modely. Vedle různých nových funkcí S141 využívá nejnovější CNC řídicí jednotku FANUC 31i-B, která oproti předchozímu modelu nabízí četná vylepšení.

S modelem S141 si firma Studer plánuje naklonit nový segment trhu. Univerzální bruska pro vnitřní broušení, která bude na veletrhu EMO 2015 debutovat i v dalších rozměrech, je ideální pro broušení až 1300 mm dlouhých obrobků, např. vřetenové hřídele a skříně, hřídele rotorů nebo osy. Zatímco menší součásti se pouze upínají do sklíčidla, delší obrobky mohou být navíc podepřeny stabilní opěrou.

Zcela přepracovaný model S141 je přesvědčivý už při pohledu na papírové údaje: Maximální délka vnitřního broušení je 250 mm, délka vnějšího broušení pak 150 mm. Maximální oběžný průměr nad stolem je 400 mm, přičemž obrobek může dosáhnout hmotnosti až 250 kg. I u modelu S141 je značka Studer synonymem preciznosti, která vyplývá především z použití strojového lože Granitan®, jehož příznivé tepelné a tlumicí vlastnosti jsou velmi dobře známé. Velmi robustně zkonstruované posuvy se podepisují na značné stabilitě i při velkých vzdálenostech vodicích drah, která je pro dynamické precizní obrábění nepostradatelná. Všechny součásti s dopadem na přesnost jsou navíc teplotně stabilizované.

Výkonné inovace, jako např. patentovaný systém vodicích drah StuderGuide®, se starají o rychlý a přesný pohyb os. Důvodem je zejména to, že všechny osy jsou opatřeny lineárními pohony. Brusný vřeteník až se čtyřmi brusnými vřeteny (včetně max. dvou vřeten pro vnější broušení) je přímo poháněný a tudíž neuvěřitelně rychlý. Stůl s obrobkem umožňuje automatické natáčení pro broušení kuželů a úkosů rovnoběžně s osou. Pro každou aplikaci má Studer vhodnou strategii orovnávání až na dvou orovnávacích stanicích. Kromě toho je zde integrovaná sonda, která dokáže axiálně i radiálně určovat délkovou pozici.

CNC: prověřená spolehlivost a ohled na budoucnost

Pokud jde o řídicí jednotku, firma Studer spoléhá na osvědčenou techniku a dobré zkušenosti, jak zdůrazňuje vedoucí konstrukce produktů Wolfgang Labus: „Se společností FANUC v oblasti řízení a pohonů úzce spolupracujeme už od roku 1992. Konkrétně si ceníme vysoké spolehlivosti hardwaru i softwaru FANUC, což platí také pro nově uváděné produkty. Proto jsme neváhali vybavit náš nový přírůstek S141 relativně novou generací řídicí jednotky FANUC 31i Model B.“

Stejně jako řízení FANUC používaná u strojů Studer v minulosti je vybraná verze vybavená integrovaným průmyslovým počítačem FANUC Panel i, na kterém běží software Studer s vlastním uživatelským rozhraním. Součástí je např. i modul StuderPictogramming, ve kterém uživatel nastaví jednotlivé cykly broušení a počítač vygeneruje kód ISO. Software pro měření brusných kotoučů Studer Quick-Set zkracuje orovnávací cykly až o 90 procent.

Programy StuderWIN a StuderSIM vyvinuté přímo firmou Studer najdou uplatnění v různých aplikacích vnitřního broušení. Umožňují bezpečně naprogramovat všechny základní cykly broušení, orovnávaní a měření na podporu procesů. StuderWIN navíc vyčnívá díky mikrofunkcím, které dovolují volně programovat rutiny broušení a orovnávání za účelem optimalizace procesu broušení. Funkcionalitu stroje dále podporují softwarové možnosti pro výpočet techniky broušení, optimalizované orovnávání, tvarové broušení a broušení závitů.

Pozoruhodná vylepšení

S141 těží z toho, že v posledních letech pokračoval vývoj na straně softwaru i řízení. S řídicí jednotkou FANUC jsou propojeny systémy měření, detekování kontaktu, nakládání a manipulace, které tak lze ovládat přímo z uživatelského rozhraní. Wolfgang Labus vysvětluje: „FANUC nám umožňuje kompletně integrovat do řídicí jednotky kalibrační a snímací technologii pro monitorování procesu a také systémy detekce kontaktu a automatického vyvažování, což se odráží v uživatelsky přívětivém standardizovaném programování rozmanitých systémů.“ Intuitivní ovládání a programování strojů dále usnadňuje 15" dotyková obrazovka řízení FANUC 31i-B. Všechny ovládací prvky jsou uspořádány intuitivně, prakticky a ergonomicky. Pro snadné nastavování v blízkosti místa broušení vyvinula firma Studer ruční ovládací zařízení, které s CNC řízením FANUC hladce spolupracuje.

S141 vyčnívá také díky pokročilé technologii pohonů – na všech osách jsou lineární motory. „Bohužel ne od firmy FANUC,“ poznamenává Wolfgang Labus. „Bylo by samozřejmě ideální, kdyby vše pocházelo od jedné společnosti a bylo v rozváděcí skříni propojeno do jedné výkonné sítě. Zároveň to však prokazuje, že ve výjimečných případech je firma FANUC schopna vyhovět produktům třetích stran a zajistit příslušné technické parametry, aby byly všechny součásti pohonů dokonale sladěné s řídicí jednotkou.“

Během vývoje modelu S141 ještě neexistoval odpovídající lineární pohon FANUC. To by se však brzy mělo změnit, jak připomíná Antoine Ferrari, obchodní zástupce pro firmu Studer: „Řada lineárních motorů LiS D1, kterou jsme právě vyvinuli, má podstatně kompaktnější montážní plochu, a z toho vyplývající vyšší hustotu výkonu. Například nový model 4500 N je o 50 mm tenčí než jeho předchůdce.“

Plodná spolupráce

Díky mnohaletému partnerství má Studer s firmou FANUC bohaté přímé zkušenosti. Podle Wolfganga Labuse jsou odborníci na řízení a pohony ze švýcarské pobočky firmy FANUC v Bielu k dispozici od samého počátku vývoje nových strojů, tedy i S141. Pohony se obvykle specifikují společně a diskutuje se i řídicí technika. „Podpora, kterou tady dostáváme, je skutečně špičková,“ komentuje vedoucí konstrukce produktů. „Naposledy nám dokonce zapůjčili celou řídicí jednotku, abychom mohli otestovat rozhraní a další specifikace CNC ještě před spuštěním výroby prototypů.“

Tento přístup zajišťuje včasnou synchronizaci všech základních funkcí. Jakmile nový stroj zamíří do sériové výroby, bývají obvykle zapotřebí určité úpravy, např. na straně rozhraní pro zpracování zákaznických dat. Wolfgang Labus upřesňuje: „Stále více zákazníků si přeje vědět, kdy a v jaké kvalitě lze obrobky brousit. Chtějí mít zadokumentována data strojů a výsledky měření, k tomu je ale třeba zajistit odpovídající rozhraní. Význam tohoto požadavku v budoucnu dále poroste.“

Společnost FANUC je na to připravena. Generace řízení Model B ovládá téměř tucet různých protokolů, což umožňuje CNC systému komunikovat s různými periferiemi. Kromě standardu Profibus je v poslední době dostupný i protokol ProfiNET. Dále jsou podporovány protokoly FL-Net, EtherNet/IP, Fast Ethernet, MOD-Bus a další.

Rychlé řízení PMC podporuje periferní instalace

Zejména v případě periferních instalací může nová řada CNC řízení 3xi Model B nabídnout hned několik výhod. Její vysokorychlostní PMC (integrované PLC) je třikrát rychlejší než u předchůdce. Trojnásobně vzrostla také dostupná paměť pro programy. Velkou výhodou u komplexnějších úkonů obrábění je to, že 31i-B nabízí až pět kanálů PMC, které umožňují souběžně vykonávat nezávislé PMC programy maximální rychlostí.

Za nárůstem výkonu stojí rychlý procesor PMC a zrychlený přenos dat mezi CNC a PMC díky nové technologii sběrnice. Antoine Ferrari poukazuje na modul FANUC I/O-Link i, který je podstatně rychlejší než u předchůdce. Dokáže v každém kanálu přenášet dvakrát tolik I/O signálů PMC, a je nyní možné připojit až 24 skupin místo původních 16. Vylepšení mimo jiné pozitivně ovlivňuje integrovanou bezpečnostní funkci Dual Check Safety: Pro přenos bezpečnostních signálů stačí jediný kabel I/O-Link i.

S použitím modulu I/O-Link i souvisejí také nové možnosti diagnostiky. Prostřednictvím tzv. detekce místa chyby může uživatel určit, zda je určitý digitální výstup vadný, nebo přerušený. Na obrazovce CNC se zobrazuje zdroj chyby, což výrazně zkracuje průběh diagnostiky. Jako součást preventivní údržby je zajímavá také „funkce detekce ztrát“ pro monitorování úrovní izolačního odporu. Hrozící závady motorů tak lze odhalit již v brzkém stadiu, načež je pracovníci údržby vymění.

Trvalá energetická úspornost

Na důkaz energetické účinnosti nesou stroje Studer štítek Blue Competence německého technického sdružení VDMA, ale také vlastní štítek BluePlus, odkazující na šest komplexních opatření, která vedou ke snižování spotřeby energie. Wolfgang Labus vysvětluje: „Vylepšení dosahujeme především prostřednictvím vlastního optimalizovaného softwaru, ale také konstrukčními opatřeními v oblasti přívodu chladicího média a systému odtahu. Používání energeticky hospodárných elektrických součástí – podpořené na poli řízení a pohonů firmou FANUC – je také součástí konceptu BluePlus.“

Například na straně hardwaru byla firma FANUC díky nasazení nejmodernější výkonné elektroniky schopna snížit výkonové ztráty pohonů o dalších deset procent. Na úrovni softwaru může uživatel vybrat požadovaný stupeň úspory energie pomocí funkce Energy-Saving Level Selection Function. V závislosti na požadavcích může uživatel volit mezi plným výkonem a optimálním využitím energie, což obecně obrábění trochu zpomaluje.

Také chystané stroje S131 a S151 budou vybaveny CNC řízením FANUC 31i-B. Wolfgang Labus stále pokukuje i po další nové řadě CNC řízení FANUC, kompaktním CNC 0i-F: „Je to další alternativa pro různé druhy strojů s nižší výbavou, které mají pouze několik os a nevyžadují vícekanálové zpracování.“

S řízením 0i-F, které debutovalo na veletrhu AMB 2014, odhalil světový lídr v oblasti CNC svůj „Seamless Concept“. Znamená to, že všechna CNC řízení FANUC jsou vyráběna podle jednotného standardu a používají srovnatelné operační instrukce. Koncept usnadňuje návrh modulárních řad strojů, jejich provoz, údržbu i opravy.

Špičková švýcarská kvalita broušení

Firma Fritz Studer AG se sídlem ve švýcarském Steffisburgu má přibližně 800 zaměstnanců a spolu s německými společnostmi Schaudt a Mikrosa patří do skupiny technologií pro broušení válcových ploch v rámci United Grinding Group. Firma může stavět na více než 100 letech zkušeností s vývojem a výrobou přesných strojů pro broušení válcových ploch. Firma Studer, která již dodala přibližně 22 000 systémů, je považovaná za tržního i technologického lídra v odvětvích univerzálního, vnitřního, vnějšího i neválcového broušení. Sortiment zahrnuje nejen standardní stroje, ale také důmyslná systémová řešení pro precizní broušení válcových ploch v rámci obrábění malých a středně velkých dílů. Studer dále nabízí software, systémovou integraci a široké portfolio služeb. Mezi zákazníky patří firmy z odvětví strojírenství, automobilového i leteckého průmyslu, výroby nástrojů a forem, pneumatických, hydraulických, elektrických a elektronických zařízení, lékařské techniky, hodinářského průmyslu a také zakázkové výroby.

Použité produkty FANUC