Precyzyjne sterowanie do wykrawarki

Zadanie:
Dodanie napędu i sterowania osiami do 3-tonowej prasy wycinającej części mikromechaniczne stosowane przez producentów z branż zegarmistrzowskiej, mikromechanicznej, mechatronicznej, elektrycznej i elektronicznej. Tradycyjnie procesy te wykonywano metodami hydraulicznymi lub mechanicznymi.

Rozwiązanie:
Wprowadzenie interaktywnego napędu, sterowania cyfrowego i monitorowania wszystkich funkcji prasy przy użyciu silników firmy FANUC i sterowania CNC. Umożliwi to całkowitą kontrolę procesu wycinania w szerokim zakresie zmiennych.

Wynik:
Prasa Greub G3 stanowi istotną zmianę w sposobie tworzenia nowych przyrządów do cięcia i precyzyjnego wytłaczania. Możliwe stało się projektowanieprostych, a w efekcie tańszych przyrządów do małych serii produkcyjnych, lepiej dostosowanych do niestandardowych produktów wymaganych przez rynek.

Wycinanie części mikromechanicznych za pomocą zaawansowanych narzędzi jest głównie procesem hydraulicznym lub mechanicznym. Wprowadzenie osi napędzanych silnikiem i sterowanie nimi za pomocą systemu CNC przenosi tę technologię do ery czwartej rewolucji przemysłowej. Greub, szwajcarska firma projektująca i odnawiająca obrabiarki ujawniła, że jest świadoma potencjału, nawiązując współpracę ze światowym liderem w dziedzinie technologii CNC.

Producenci z branży zegarmistrzowskiej, mikromechanicznej, mechatronicznej, a także wielu zajmujących się rozwiązaniami elektrycznymi i elektronicznymi, potrzebują małych i cienkich elementów w małych, średnich i dużych seriach produkcyjnych. Elementy te są wycinane z ogromną prędkością (do 300 cięć/min) z rolek stali o grubości mniejszej niż 1 mm. Spadkobierca długiej rodzinnej tradycji i wiedzy w zakresie rekonstrukcji obrabiarek, François Maxime Greub, właściciel przedsiębiorstwa Greub Machines SA założonego przez jego dziadka (Jeana), dowiódł, że wcześnie docenił potencjał cyfryzacji takich działań, wyposażając w silniki małe 3-tonowe prasy i dostosowując je do wymagań ery cyfrowej. Zrobił to kilka lat temu wraz ze swoim partnerem — firmą FANUC. Ta doskonała integracja umożliwiła wdrożenie inicjatywy Industry 4.0, czwartej rewolucji przemysłowej. 

Całkowita kontrola działania

Pracę zaawansowanej prasy określa kilka kluczowych parametrów: opuszczanie suwaka na zadaną odległość i możliwość regulacji górnego i dolnego martwego punktu; prędkość uderzeń w uderzeniach na minutę; prędkość posuwu i prędkość skrawania stalowego paska. Skrawki i/lub obrabiane przedmioty mogą być wypychane za pomocą matrycy albo mogą zostać ponownie wprowadzone do linii podajnika, na przykład w celu ponownej obróbki lub do kolejnego etapu kształtowania. Dokładność umieszczenia pomiędzy stemplami a matrycami zależy od matrycy i ostatecznego wyśrodkowania paska. Wszystkie te czynniki są zależne od jakości narzędzia, dostosowania mocy prasy do wytrzymałości materiału oraz obwodu do wycięcia lub powierzchni do wytłoczenia. François Maxime Greub i Thierry Maître, niezależny integrator firmy FANUC, wpadli na genialny pomysł interaktywnego napędzania silnikowego, sterowania cyfrowego i monitorowania wszystkich funkcji pracy, uwzględniając w ten sposób wszystkie funkcje mechaniczne prasy. Zgodnie z tym suwak jest obniżany, a jego górny i dolny martwy punkt są monitorowane przez silnik momentowy FANUC DiS i jego koder, uruchamiający w kontrolowany sposób śrubę kulową z siłą nacisku 3 ton. W tym czasie silnik liniowy steruje posuwem stalowego paska. Pasek jest rozwijany przez dwie napędzane silnikiem zwijarki umieszczone po każdej stronie maszyny, a szybkość posuwu jest monitorowana optoelektronicznie. Dzięki sześciu silnikom FANUC z koderami absolutnymi także drzwiczki zabezpieczające mogą być sterowane cyfrowo. System napędowy jest programowany i sterowany za pomocą rozwiązania firmy FANUC do sterowania CND Power Motion i-A. „Interfejs użytkownika systemu CNC firmy FANUC oznacza, że wszystko jest pod kontrolą, a programowanie nie sprawia trudności”, wyjaśnia Thierry Maître.

Nowa elastyczność sprzyjająca wynalazczości

Prasy ze sterowaniem CNC nie są niczym nowym, ale prasa Greub G3 stanowi istotną zmianę w sposobie tworzenia nowych przyrządów do cięcia i precyzyjnego wytłaczania. Można projektować proste, a w efekcie tańsze przyrządy do małych serii produkcyjnych, lepiej dostosowane do niestandardowych produktów wymaganych przez rynek. W przypadku zaawansowanych maszyn na przykład, standardowe, wymienne moduły do montażu stempli i matryc można z łatwością łączyć w zestawy matryc. Sterownik cyfrowy firmy FANUC w połączeniu z optycznym lub laserowym skanerem niezwykle precyzyjnie steruje funkcją posuwu pasków. Podobnie jest w przypadku prędkości opuszczania, przesuwu i cięcia, a także głębokości penetracji — można nimi sterować z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku. W pełni programowalne są także relacje pomiędzy częstością uderzeń, grubością do przecięcia oraz prędkością posuwu paska. W pełni automatyczne funkcje zabezpieczeń uwzględniające stan roboczy prasy gwarantują przez cały czas bezpieczeństwo operatora. Dzięki łatwości obsługi sterownika FANUC i jego możliwościom integracji wielu funkcji (ekran dotykowy, 4 kanały, 24 osie) projektanci mogą puścić wodze fantazji. W przypadku producentów z branży zegarmistrzowskiej, mikromechanicznej i mechatronicznej całkiem nowe perspektywy otwiera możliwość produkcji części w krótkich seriach, z wysoką powtarzalnością i po kosztach produkcji masowej.

Wyprzedzili swoje czasy?

Firma Greub Machines SA, jej partner — firma FANUC — oraz integrator systemów Thierry Maître być może wyprzedzili swoje czasy. Prasa G3, wprowadzona na rynek w 2013 r., do tej pory nie odniosła oczekiwanego sukcesu. Zainteresowanie cyfrową integracją maszyn zgodnych z inicjatywą Industry 4.0 może to zmienić, ale ostatnie słowo będzie należeć do rynku i nowych generacji ustawiaczy maszyn. Potrzeba produkowania tańszych części mechanicznych z wysoką precyzją i w krótkich seriach wzmacnia trend do stosowania sterowania cyfrowego we wszystkich obszarach produkcji. Firma FANUC ma sterownik, sprzęt i oprogramowanie, a także know-how — dzięki temu może wspierać przedsiębiorstwa zmierzające w tym kierunku. Jej szwajcarski zespół składający się z 50 zaangażowanych pracowników codziennie stawia czoła temu wyzwaniu.