CNC systém FANUC je ideálny pre brúsiace stroje, ktoré švajčiarsky výrobca nástrojov Studer, využíva na vnútorné brúsenie 

Úloha: Nájsť správne CNC riadenie pre nové zariadenie Studer S141, univerzálny stroj na vnútorné brúsenie prírub a vretien s dĺžkou do 1300 mm.  

Riešenie: Na základe dlhodobej spolupráce so spoločnosťou FANUC sa spoločnosť Studer rozhodla pre CNC systém FANUC 31i model B. Rozhodujúcim faktorom pri výbere značky FANUC bola overená spoľahlivosť. Do systému 31i model B je zabudovaný tzv. Panel i so špecializovaným používateľským rozhraním, ktoré riadi softvér Studer.

Výsledok: Systém FANUC CNC poskytuje spoločnosti Studer nespočetne veľa výhod. Medzi ne patrí intuitívna prevádzka a programovanie, integrovaná meracia a snímacia technológia, ktorá umožňuje monitorovanie procesu, vysokorýchlostný modul PMC (integrovaný PLC), programová pamäť a až päť kanálov PMC, ktoré slúžia na súbežné spúšťanie samostatných programov PMC pri maximálnej rýchlosti.

CNC systém budúcnosti

Nová platforma brúsiaceho zariadenia Studer s novou riadiacou jednotkou FANUC

Vnútorné brúsenie prírub a vretien s dĺžkou do 1300 mm – pre nové zariadenie Studer S141 to nie je žiadny problém. Stroj prvýkrát predstavený na jeseň 2014 naznačil nástup novej platformy strojov, ktoré sa používajú na vnútorné brúsenie, a prerazil tak cestu pre ďalšie veľkosti a modely predstavené na veľtrhu EMO 2015. Okrem rozmanitých nových funkcií je zariadenie S141 vybavené najnovším modelom FANUC CNC 31i-B, ktorý v porovnaní s predchádzajúcim modelom prináša veľa vylepšení.

Vďaka zariadeniu S141 chce spoločnosť Studer zaujať popredné miesto v novom segmente trhu. Univerzálne zariadenie na vnútorné brúsenie, ktoré bolo na veľtrhu EMO 2015 dostupné v rôznych veľkostiach, je ideálne na brúsenie dlhých obrobkov s dĺžkou do 1300 mm, ako sú hriadele vretien, kryty vretien, hriadele rotorov alebo osi. Kým malé komponenty sa montujú v skľučovadle, zvyšná stabilná časť poskytuje oporu pre dlhé diely.

Už len technické údaje kompletne prerobeného zariadenia S141 sú veľmi pôsobivé: Vnútorná strana sa môže brúsiť do dĺžky až 250 mm a vonkajšia do dĺžky 150 mm. Priemer otáčania nad stolom dosahuje až 400 mm. Obrobky môžu dosahovať hmotnosť do 250 kg. Vďaka zariadeniu S141 je spoločnosť Studer v oblasti brúsenia synonymom presnosti, a to najmä vďaka strojovému lôžku Granitan® s dobre známymi priaznivými tepelnými a tlmiacimi vlastnosťami. Veľký rozstup medzi vodiacimi dráhami a veľmi pevne skonštruované lišty poskytujú kvalitnú stabilitu, ktorá je pri dynamickom presnom obrábaní nenahraditeľná. Okrem toho je teplota komponentov, ktoré priamo vplývajú na presnosť, stabilizovaná.

Výkon zvyšujúce inovácie, ako je systém vodiacich dráh StuderGuide®, umožňujú rýchly pohyb osí s vysokou presnosťou. A to najmä preto, že všetky osi sú vybavené lineárnym pohonom. Revolverová hlava brúsnych vretien s maximálne štyrmi brúsnymi vretenami (vrátane maximálne dvoch externých brúsnych vretien) má priamy pohon, a preto je neuveriteľne rýchla. Pri brúsení kužeľovitých predmetov pozdĺž osí sa stôl s obrobkami môže automaticky otáčať. Zariadenie Studer má pre každú aplikáciu stratégiu orovnávania, ktorá sa môže aplikovať až na dvoch orovnávacích staniciach. Okrem toho zabudovaný snímač dokáže určiť pozdĺžnu pozíciu axiálne aj radiálne.

CNC systém: overená spoľahlivosť a investícia do budúcnosti

V otázke riadiacich jednotiek sa spoločnosť Studer spolieha na overenú technológiu a bohaté skúsenosti. Wolfgang Labus, vedúci oddelenia návrhu produktov, to opisuje nasledovne: „Už v roku 1992 sme so spoločnosťou FANUC úzko spolupracovali v oblasti technológie riadenia a pohonu. Najviac oceňujeme vysokú spoľahlivosť hardvéru a softvéru FANUC, ktoré sú kompatibilné aj s novouvedenými produktmi. Z toho dôvodu sme neváhali vybaviť naše nové zariadenie S141 modelom FANUC 31i-B, ktorý patrí do relatívne novej generácie riadiacich jednotiek.”

Podobne ako v prípade v minulosti použitých riadiacich jednotiek FANUC, aj do tohto modelu je zabudovaný priemyselný počítač FANUC Panel i, v ktorom softvér Studer využíva vlastné používateľské rozhranie. To zahŕňa napríklad StuderPictogramming, prostredníctvom ktorého používateľ usporadúva jednotlivé cykly brúsenia a počítač generuje kódy ISO. Softvér na meranie brúsnych kotúčov Studer Quick-Set skracuje čas cyklov orovnávania až do 90 %.

Programy StuderWIN a StuderSIM, ktoré vyvinula spoločnosť Studer, sú vhodné na rôzne aplikácie vnútorného brúsenia a umožňujú bezpečné programovanie základných cyklov brúsenia, orovnávania a merania využívaného v procese. Navyše je program StuderWIN výnimočný svojimi mikrofunkciami, ktoré umožňujú jednoduché programovanie úloh brúsenia a orovnávania, čím optimalizujú proces brúsenia. Možnosti softvéru ako kalkulácia technológie brúsenia, optimalizované orovnávanie, kontúrovanie, závitovanie a brúsenie foriem ešte viac vylepšujú funkcie zariadenia.

Významné vylepšenia

V priebehu posledných rokov sa oblasť softvéru a riadenia rozvíjala a zariadenie S141 z tohto pokroku čerpá. Úlohy ako meranie, detekcia kontaktu, systémy na nakladanie a manipuláciu sú prepojené s riadiacou jednotkou FANUC, takže môžu byť riadené priamo cez používateľské rozhranie. Wolfgang Labus vysvetľuje: „Spoločnosť FANUC nám dáva príležitosť plne integrovať do riadiacich jednotiek naše meracie a snímacie technológie, ktoré slúžia na monitorovanie procesov, a tiež funkcie detekcie kontaktu a systémy automatického stabilizovania. Výsledkom je štandardizované programovanie rôznych systémov, ktoré je používateľsky príjemné.” 15-palcová dotyková obrazovka modelu FANUC 31i-B uľahčuje intuitívnu prevádzku a programovanie stroja. Všetky prvky riadenia sú usporiadané prakticky, jasne a ergonomicky. Ručne ovládané zariadenie vyvinuté spoločnosťou Studer umožňuje jednoduché nastavenie podobné postupu brúsenia. Je prispôsobené procesu a bezproblémovo spolupracuje s CNC systémom FANUC.

Zariadenie S141 je ďalej výnimočné svojou modernou technológiou pohonu – s lineárnymi pohonmi na všetkých osiach. „Tá ale, žiaľ, nie je od spoločnosti FANUC,” poznamenáva Wolfgang Labus. „Ideálne by bolo, keby všetko pochádzalo od jednej spoločnosti a bolo skupinou dodávateľov nainštalované v rozvodnej skrinke. Je to však zároveň dôkazom toho, že vo výnimočných prípadoch spoločnosť FANUC povolí použitie produktov od iných výrobcov a sprístupní dôležité technické parametre s cieľom optimálneho zladenia všetkých prvkov pohonu s riadiacou jednotkou.”

V čase vývoja zariadenia S141 spoločnosť FANUC ešte neposkytovala vhodný lineárny pohon. To sa však v blízkej budúcnosti môže zmeniť, ako hovorí Antoine Ferrari, inžinier predaja v spoločnosti FANUC, ktorý má na starosti spoločnosť Studer: „Sériu lineárnych motorov LiS D1, ktorú sme nedávno vytvorili, charakterizujú značne kompaktnejšie rozmery, a teda aj vyššia hustota výkonu. Napríklad nový model 4500 N je o 50 mm užší ako predchádzajúci model.”

Partnerstvo spolupráce

Vďaka dlhoročnému partnerstvu spoločnosť Studer získala od spoločnosti FANUC množstvo odborných poznatkov, ktoré teraz dokáže využívať vo vlastnej réžii. Ako však prezradil Wolfgang Labus, napriek tomu sa pri vývoji nových zariadení ako S141 prizývajú na pomoc odborníci na riadenie a pohon zo švajčiarskej prevádzky FANUC sídliacej v meste Biel. Podieľajú sa na vývoji zariadení od samého začiatku. Pohon sa zvyčajne určí spoločne a o vybavení riadenia sa diskutuje. „Od týchto odborníkov dostávame skutočne kvalitnú podporu,” tvrdí vedúci oddelenia návrhu produktov. „Nedávno sme si dokonca požičali kompletnú riadiacu jednotku, aby sme ešte pred výrobou prototypu mohli testovať rozhrania a ďalšie vlastnosti systému CNC.”

Takto sa zaručí dokonalá synchronizácia všetkých základných funkcií už v počiatočnom štádiu. Pri spúšťaní hromadnej výroby na novom stroji sú zvyčajne potrebné úpravy, ako napríklad úpravy rozhrania na spracovanie údajov zákazníkov. Wolfgang Labus to približuje slovami: „Stále viac zákazníkov chce vedieť, ktorý obrobok sa môže brúsiť kedy a v akej kvalite. Chcú mať zdokumentované údaje stroja a meraní, na čo sú nevyhnutné vhodné rozhrania. Táto požiadavka bude v budúcnosti čoraz významnejšia.”

Spoločnosť FANUC je na to pripravená. Riadiace jednotky modelu B ponúkajú takmer tucet protokolov rozhrania, vďaka ktorým môže systém CNC komunikovať s mnohými periférnymi zariadeniami. Okrem štandardného rozhrania Profibus sa ponuka nedávno rozšírila aj o rozhranie ProfiNET. Navyše sa podporujú protokoly ako FL-Net, EtherNet/IP, Fast Ethernet, MOD-Bus a ďalšie.

Rýchly modul PMC podporuje inštaláciu periférnych zariadení

Nový model 3xi B zo série CNC zariadení poskytuje niekoľko výhod, ktoré nachádzajú uplatnenie najmä pri inštalácii periférnych zariadení. Vysokorýchlostný PMC (integrovaný PLC) je 3-krát rýchlejší ako predchádzajúci model. Dostupná programová pamäť sa takisto trojnásobne rozšírila. Pri náročných úlohách obrábania je veľmi nápomocné, že model 31i-B poskytuje až päť kanálov PMC. Takto môžu súčasne prebiehať nezávislé programy PMC pri najvyššej rýchlosti.

Zvýšenie výstupu je dôsledkom rýchleho procesora PMC a presunu údajov medzi systémami CNC a PMC, ktoré zrýchlila nová technológia zbernice. Antoine Ferrari vyzdvihuje rozhranie FANUC I/O-Link i, ktoré je citeľne výkonnejšie ako jeho predchodca. Jeden kanál dokáže vysielať 2-krát viac vstupno-výstupných signálov PMC, takže namiesto 16 skupín sa môže prepojiť až 24. Okrem iného má toto vylepšenie pozitívny vplyv aj na integrovanú bezpečnostnú funkciu Dual Check Safety: Jediný kábel I/O-Link i postačuje na bezpečné vysielanie signálov.

S použitím I/O link i sa spájajú aj nové možnosti diagnostiky. Prostredníctvom takzvanej detekcie miesta chýb môžu používatelia určiť, či je digitálny výstup chybný alebo len prerušený. Na obrazovke CNC sa zobrazí zdroj chyby, čo radikálne skracuje čas potrebný na diagnostiku. Zaujímavá je aj funkcia detekcie priesaku, ktorá je súčasťou preventívnej údržby a monitoruje úrovne odolnosti voči priesaku. Takto sa v počiatočných štádiách môžu v motore odhaliť miesta, ktorým hrozí porucha, a tím údržby ich môže včas vymeniť.

Neustále efektívne využívanie energie

Znakom energetickej efektivity strojov Studer nie je len štítok Blue Competence, ktorý udeľuje nemecká technická federácia (VDMA), ale aj vlastný štítok BluePlus. Tento štítok označuje, že stroje prešli šiestimi komplexnými meraniami, ktoré znížili energetickú spotrebu strojov. Wolfgang Labus vysvetľuje: „Vylepšenia dosahujeme predovšetkým pomocou nášho optimalizovaného softvéru a tiež vďaka konštrukčným opatreniam v oblasti prvkov chladenia a systému odsávania. Použitie elektrických komponentov s optimalizovanou spotrebou energie – ktoré spoločnosť FANUC podporuje v oblasti technológie riadenia a pohonu – je súčasťou konceptu BluePlus.”

Napríklad v oblasti používania hardvéru dokázala spoločnosť FANUC využitím najmodernejšej vysokovýkonnej elektroniky zredukovať straty energie pohonov o ďalších desať percent. Čo sa týka používania softvéru, používatelia si môžu napríklad vybrať želanú úroveň spotreby energie, na čo slúži funkcia výberu úrovne spotreby energie. V závislosti od požiadaviek obrábania si používateľ môže vybrať úroveň medzi plným výstupom a optimalizovaným využitím energie, ktorého dôsledkom je o niečo pomalšie obrábanie.

Pripravované zariadenia S131 a S151 budú taktiež vybavené CNC systémom FANUC 31i-B. Wolfgang Labus má veľké očakávania najmä od nového CNC systému FANUC, kompaktného modelu 0i-F: „Je to ďalšia alternatíva rôznych typov sérií pre nižší segment s menším počtom osí, ktorá nevyžaduje využitie viacerých kanálov.”

Prezentovaním série 0i-F na veľtrhu AMB 2014 odhalil svetový líder v oblasti systémov CNC svoj jednoduchý koncept. Zahŕňa podmienku, že všetky riadiace jednotky CNC bude spoločnosť FANUC vytvárať podľa jednotnej normy a s porovnateľnými prevádzkovými inštrukciami. Uľahčí to navrhovanie, prevádzku, údržbu a servis modulárne nakonfigurovaných sérií strojov.

Brúsenie najvyššej švajčiarskej kvality

Spoločnosť Fritz Studer AG so sídlom vo švajčiarskom meste Steffisburg má približne 800 zamestnancov a spolu s nemeckými spoločnosťami Schaudt a Mikrosa patrí v rámci skupiny United Grinding do technologickej skupiny zaoberajúcej sa kruhovým brúsením. Spoločnosť Studer tak môže čerpať zo skúseností zhromaždených v priebehu 100 rokov v oblasti vývoja a výroby presných strojov na kruhové brúsenie. S počtom približne 22 000 dodaných systémov umožňujúcich univerzálne, vonkajšie, vnútorné a nekruhové brúsenie sa spoločnosť Studer považuje za lídra v oblasti tohto trhu a technológie. Jej rad produktov zahŕňa nielen štandardné stroje, ale aj riešenia so sofistikovanými systémami na vysoko presné brúsenie valcových plôch pri obrábaní malých a stredne veľkých obrobkov. Spoločnosť Studer poskytuje aj softvér, integráciu systémov a širokú ponuku služieb. Medzi jej zákazníkov patria spoločnosti pôsobiace v oblasti strojárstva, automobilového priemyslu, navrhovania nástrojov a foriem, leteckého priemyslu, pneumatických/hydraulických systémov, elektrického/elektronického inžinierstva, zdravotníckej techniky, hodinárskeho priemyslu a zákazkovej výroby.

Použité produkty spoločnosti FANUC