Mendelova univerzita v Brně

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Ústav základního zpracování dřeva Výroba dřevěných oken a dveří na obráběcích centrech Diplomová práce Brno 2012 David Pýcha

2

3 Prohlašuji, že jsem Diplomovou práci na téma Výroba dřevěných oken a dveří na obráběcích centrech zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje Diplomová práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor diplomové práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně dne Podpis studenta

4 Poděkování Dovoluji si tímto poděkovat vedoucí mé diplomové práce Ing. Heleně Křenkové za její cenné rady a připomínky při realizaci této práce. Dále pak patří mé díky konzultantovi Ing. Stanislavu Beranovi za jeho pomoc a rady.

5 ABSTRAKT Název práce: Výroba dřevěných oken a dveří na obráběcích centrech Autor: David Pýcha Tato diplomová práce se zaměřuje na CNC (computer numerical control) obráběcí centra na výrobu dřevěných oken a dveří. V první teoretické části je zpracována typologie obráběcích center a to dle výrobního způsobu, finálního tvaru výrobků a dle používaného typu stroje. Dále se teoretická část zabývá legislativními požadavky, které jsou spojeny se zavedením strojů do provozu. Teoretickou část uzavírají kapitoly o kategorizaci CNC obráběcích center na českém trhu a charakteristika truhlářských provozů dle výrobního hlediska a dispozičních možností. Metodická část se zaměřuje na rozbor technických parametrů strojů od vybraných firem. Dále jsou analyzovány poznatky z navštívených provozoven, jako je typ používaného stroje, výrobní metoda, investice, které byly vynaloženy při nákupu stroje a na produkci jednotlivých provozoven. Klíčová slova: CNC obráběcí centrum, rámová metoda, dílcová metoda, konstrukční spoj

6 ABSTRACT Title: Production of wooden windows and doors on the machining centres Author: David Pýcha This thesis focuses on CNC (computer numerical control) machining centres for production of wooden windows and doors. The first theoretical part describes the typology of machining centres according to the mode of production, the final shape of products and used type of machine. Furthermore, the theoretical part deals with the legal requirements associated with putting machining centres into operation. The theoretical part is concluded with the chapter on categorization of CNC machining centres on Czech market and description of joinery manufactures according to production aspects and disposal facilities. The methodical part of the thesis focuses on the analysis of technical parameters of machining centres of chosen companies. Then knowledge gained during visits in manufactures is concluded as for machine type, production method, investments that were spent for purchase of machinery and the production of individual premises. Keywords: CNC machining centre, framework method, sectional method, construction joint

7 OBSAH 1 Úvod Cíl práce Typologie CNC obráběcích center pro výrobu stavebnětruhlářských výrobků Typologie CNC center dle výrobního způsobu Rámová metoda Dílcová metoda Typologie CNC obráběcích center podle finálního tvaru výrobku Pravoúhlé výrobky Atypické výrobky Typologie CNC obráběcích center podle typu Klasická úhlová centra CNC obráběcí centra Technické a legislativní požadavky na uvedení strojních zařízení do provozu Certifikace strojního zařízení Bezpečnost strojního zařízení Charakteristika truhlářských provozů z výrobního hlediska a jejich dispozičních možností Výrobní linky Provozovny s CNC centry Provozovny s CNC stroji Klasické provozovny... 27

8 6 Rozbor technických parametrů vybraných strojů a zařízení Firma Soukup s.r.o Typ stroje: Crafter Typ stroje: Wizard Typ stroje: Wizard Drillex Typ stroje: Dexter Firma Axima morava s.r.o Typ stroje: Unicontrol Typ stroje: Unicontrol Obráběcí centra řady Conturex Firma Tekma s.r.o Typ stroje: Rover B WMS Typ stroje: Rover C WMS Typ stroje: UniWin HP WMS Firma Panas s.r.o Typ stroje: Windor Typ stroje: Record 240 NT Typ stroje: Výrobní linka Windor Analýza uplatnění CNC strojů v českých firmách se zaměřením na výrobu oken a dveří Slavona s.r.o Vekra - Window Holding a.s

9 7.3 Agát s.r.o Okna Macek Pražák s.r.o TP eurookna TWW - Window Holding a.s Hon okna, dveře s.r.o Diskuze Závěr SUMMARY Citovaná literatura Seznam obrázků Seznam příloh... 73

10 1 ÚVOD Technologie a strojní vybavení ve stavebně truhlářské výrobě se neustále vyvíjí. Ohlednutím do historie zjistíme, že po mnoho let se používalo při výrobě jednoduché ruční nářadí. Práce byla pomalá a kvalita provedení závisela na zručnosti a zkušenosti výrobce. Nástupem prvních strojů se výroba zrychlila a především se zlepšovala kvalita opracování. S vývojem elektromotorů došlo k značnému zjednodušení a nové stroje zvládaly složitější okenní konstrukce. Dlouhou dobu podstata výroby spočívala na samostatných strojích. Jednotlivé technologické operace se prováděly odděleně, což bylo časově náročné, a tak se začaly zavádět stroje, které umožňovaly více operací na jeden průtah strojem. Řeč je především o čtyřstranných frézách, které se používají poměrně krátkou dobu. Dalším článkem ve strojní technologii byly numericky řízené stroje a od nich už byl jen kousek k zavedení CNC obráběcích center, která se používají od 80. let 20. století. Současný trend ve výrobě oken a dveří se zaměřuje na zkvalitnění výroby a hlavně na její ekonomické hledisko. Zavedením plastových oken na trh vznikla dřevěným oknům silná konkurence. Koncový zákazník preferuje především celkovou cenu výrobku, méně již sleduje další parametry těchto odlišných materiálů a hlavně se dosud málo prosazuje hledisko ekologické. Nejlepším způsobem, jak snížit náklady na výrobu dřevěných oken, je bezesporu výroba rozměrových modulů a kvalita strojního vybavení. S příchodem CNC obráběcích center se nejen zrychlila výroba, ale hlavně stoupla kvalita a různorodost výrobků. Obráběcí centra nahrazují velký podíl pracovních sil, které prodražují výrobu a tím také snižují zmetkovitost způsobenou lidským faktorem. Další výhodou CNC obráběcích center je jejich flexibilita a jednoduchost při opakování výroby. Dříve byla CNC obráběcí centra pro svou vysokou pořizovací cenu využívána hlavně ve velkých a středních provozech. Nyní jsou již cenově dostupnější a díky tomu si je mohou dovolit i menší výrobci. Nástup a rychlý vývoj CNC center napomohl oddělit výrobu nábytku od výroby stavebně truhlářských výrobků. 10

11 2 CÍL PRÁCE Cílem diplomové práce je rozbor možností využití CNC obráběcích center ve výrobě oken a dveří, sestavení typologie a kategorizace CNC obráběcích center dostupných na českém trhu s detailním rozborem technických parametrů strojů a zařízení. Jedním z dalších cílů je zjistit technické a legislativní požadavky na uvedení strojního zařízení do provozu v rámci EU. Důležitou součástí práce je zpracování poznatků získaných během návštěv jednotlivých truhlářských provozoven se zaměřením ne uplatnění CNC obráběcích center, charakteristika truhlářských provozů z výrobního hlediska a jejich dispozičních možností. 11

12 3 TYPOLOGIE CNC OBRÁBĚCÍCH CENTER PRO VÝROBU STAVEBNĚTRUHLÁŘSKÝCH VÝROBKŮ Obrázek 1: Typologie CNC obráběcích center 12

13 3.1 Typologie CNC center dle výrobního způsobu Rámová metoda Rámová metoda je prozatím nejpoužívanější metodou při výrobě oken. Je to především tím, že je u nás zažitá a mnoho výrobních linek a jejich strojních zařízení umožňuje pouze tuto výrobu. Charakteristickým rohovým konstrukčním spojem je čep a rozpor. Pracovní postup při výrobě oken na klasických samostatných strojích se skládá z těchto operací: hrubé krácení řeziva šířkové rozmítání čtyřstranné opracování formátování čepování, profilování klížení okenních křídel a rámů vnější obvodové profilování dlabání a vrtání otvorů broušení, povrchová úprava Příchod NC a CNC strojů umožnil spojit některé operace, navíc se výroba zjednodušila používáním již hotových eurohranolů. Pojem - rámová metoda - při užívání v souvislosti s NC nebo CNC stroji tedy znamená, že je nejdříve prováděna výroba čepů, rozporů a vnitřního profilu. Následuje slepení spojů a vnější profilování křídel a rámů. Klasický úhlový stroj umožňuje jen čepování, další pouze profilování. V současné době jsou tyto operace nejčastěji prováděné v rámci jednoho stroje. Rámová metoda je pro své kapacitní omezení nahrazována novější dílcovou metodou. Přesto mé své výhody i nevýhody. Výhody rámové metody: lepení dílců bez pomocí speciálních přípravků nižší pořizovací náklady na strojní vybavení 13

14 Nevýhody rámové metody: malá kapacita výroby náchylnost na otřepení dílců vyšší počet pracovních sil větší nároky na mezioperační prostory Dílcová metoda Technologie výroby oken se neustále vyvíjí. Novým směrem výroby se stává dílcová metoda. V našich podmínkách je ještě průkopnickou záležitostí, ale při pohledu na zahraniční výrobu zjistíme, že tímto způsobem vyrábí okna nejen velké firmy, ale také menší výrobci. Dílcová metoda není úplnou novinkou, hojně se využívala již v minulosti u klasických oken. Používá se například v Anglii, kde se stále vyrábí okna podle rozměrové řady, a tak výroba spočívá v hromadné produkci dílců na slad a vzájemným kombinováním se vytváří okna podle skutečné zakázky. V našich podmínkách není něco takového reálné, ale výhody tohoto systému jsou překvapivé. Největším přínosem dílcové metody je rychlost obrábění. Pokud je dílec po obrábění zcela hotov a není nutné následné vnější profilování, tzv. falcování sklížených křídel, je úspora výrobního času až 40%. Na druhou stranu následné ofrézování skryje nedostatky a tak pro dílcovou metodu je nejdůležitější trvalá přesnost obrábění. Při správném seřízení stroje dosahuje čistota obrábění takové kvality, jaké u rámové metody nelze dosáhnout. Příkladem může být problematické opracování v rohových částech při falcování. U dílcové metody je přesnost a čistota opracovaného rohu obdivuhodná. (SOUKUP, 2009) Další výhodou dílcové metody je lepší variabilnost při výrobě konstrukčního spoje. Konstrukční spoj může být klasický na čep a rozpor anebo na profil/ kontraprofil a kolíky. Spoj na profil/kontraprofil není ještě dostatečně zažitý. Mnozí výrobci i zákazníci mají k tomuto spoji nedůvěru, a proto raději volí klasický čep a rozpor. Jistou výhodou spoje na profil/kontraprofil je menší spotřeba materiálu. Co se týče pevnosti obou konstrukčních spojů, výrobci uvádějí, že jsou srovnatelné. Nicméně 14

15 zatím neproběhl žádný výzkum, který by mechanické kvality těchto konstrukčních spojů porovnal. Velkou předností dílcové metody je také impregnace každého vlysu zvlášť impregnační látka proniká do dřeva i v místech, která budou později skrytá ve spojích. Dřevo je tímto chráněno již před slepením rámů a křídel. Současným trendem je zajištění velké rozmanitosti tvarů výrobků, zvětšování výrobní kapacity se zaměřením na ekonomiku provozu. Tento trend vede k zavádění velkosériové výroby. Stejně jako rámová metoda má dílcová metoda svoje výhody a nevýhody. Výhody dílcové metody: menší požadavky na výrobní prostor rozmanitost výroby volba typu konstrukčního spoje úspora pracovních sil vyšší produktivita přesnost a vysoká kvalita výrobků flexibilita výroby možnost impregnace jednotlivých dílů samostatně opravy poškozených částí Nevýhody dílcové metody: vyšší pořizovací náklady na strojní vybavení Obrázek 2: Dílce před lepením (Zdroj: 15

16 3.2 Typologie CNC obráběcích center podle finálního tvaru výrobku Pravoúhlé výrobky Do této skupiny patří výrobky pravoúhlého čtvercového a obdélníkového tvaru. Jejich výroba je poměrně jednoduchá a lze je vyrábět jak rámovou i dílcovou metodou. U pravoúhlých výrobků není zapotřebí složitého upínání při opracovávání materiálu ve stroji. Také je jednoduší programování, neboť se nástroje pohybují pouze po drahách na sebe kolmých Atypické výrobky Za atypické výrobky leze považovat konstrukce trojúhelníkového, lichoběžníkového, kruhového, elipsového a obloukového tvaru. Tyto výrobky jsou zde technologicky složitější a také jsou větší požadavky na strojní vybavení, na upínání dílců, ale především je zapotřebí nutnost úhlového opracovávání. U atypických výrobků se nejčastěji používá dílcová metoda, jednak pro její kvalitnější a přesnější opracování dílců, tak i kvůli zrychlení výroby. Obrázek 3: Ukázka některých tvarů oken a dveří (Zdroj: Tekma) 16

17 3.3 Typologie CNC obráběcích center podle typu Klasická úhlová centra Úhlová centra se od obráběcích center liší hlavně tím, že u úhlových center se pohybuje nejčastěji obráběný dílec. Nástroje u těchto center se pohybují jen omezeně a to jen v pravoúhlém systému. Úhlová centra jsou buď samostatná čepovací a profilovací, nebo univerzální, na kterých je možno provádět obě operace. Nejdůležitějšími částmi úhlových center jsou: kapovací pila čepovací hřídel 1. profilovací hřídel 2. profilovací hřídel jednotka na odříznutí zasklívací lišty čepovací stůl profilovací stůl Čepovací část obsahuje kapovací pilu, která slouží k délkovému zakrácení hranolu. Dále pak čepovací hřídel, která provádí jak čep, tak i rozpor. Poslední důležitou částí je čepovací stůl (čepovací vozík), ke kterému je dílec upnutý. Šikmé čepy se provádí u jednotlivých strojů různě, nejčastěji přednastavením pravítka, nebo tzv. interpolací, kdy se čepy vytváří přejížděním vlysu přes nástroj při současném zajíždění do nástroje. Profilovací část obsahuje buď dvě profilovací hřídele, nebo jednu přenastavitelnou, která má na sobě nástroj na vnitřní i vnější profil. Záleží na výrobním způsobu, ale u těchto typů stojů převažuje výroba rámovou metodou. Proto v první fázi dochází k opracování vnitřního profilu a odřezání zasklívací lišty, která bývá dořezávána samostatnou jednotkou. U některých strojů tato jednotka provádí i vyfrézování drážky pro kování pomocí samostatného nástroje. Důležitou částí je profilovací stůl, ke kterému je buď dílec upnutý, nebo po něm klouže pomocí různých unášečů. Tyto stroje bývají jednoduše obsluhovatelné a k jejich řízení se používá standardní kancelářský počítač s jednoduchým softwarem. Univerzální stroje zabírají 17

18 menší plochu a výroba je rychlejší díky krátkým přemisťovacím vzdálenostem. (Panas, 2011) CNC obráběcí centra CNC obráběcí centra provádějí kompletní opracování obrobku. Všechny pracovní operace se provádí na jedno vložení dílce. Na rozdíl od původních NC strojů jsou dnes k dispozici složitá až šestiosá, CNC obráběcí centra pro komplexní 3D obrábění tvarově složitých výrobků. Vývoj obráběcích center vedl tedy od jednoúčelových strojů s jednoduchým provedením přes stroje s automatizovanými funkcemi, až k universálně vybaveným CNC strojům s programově řízeným vybavením. Stavebnicový systém umožňuje osazovat každé obráběcí centrum libovolnými agregáty a nástroji. Obráběcí centra mohou být vybavena vrtacími nástroji, frézami nebo pilovým kotoučem a různými kombinacemi nástrojů. Pro vrtání je k dispozici množství jednotlivých nebo skupinových vrtáků. Kromě horizontálního a vertikálního směru vrtání lze s otočným vrtacím agregátem vrtat otvory v různých úhlech k ploše obrobku. Pro řezání může být na všech osách k dispozici otočný řezací agregát, který provádí formátovací řezy. (KRÁL & ŠRAJER, 2008) CNC obráběcí centra lze rozdělit dle počtu obráběcích os a dle typu konstrukčních částí a druhu pohybu CNC obráběcí centra podle počtu obráběcích os Dle počtu funkčních pracovních os pohybu nástroje můžeme NC a CNC stroje rozdělit na tříosé, čtyřosé, čtyři a půl a pětiosé. Volba stroje podle základního pohybu agregátu se 3, 4, 4,5 nebo 5 osami rozhoduje o rozsahu použitelnosti a je jedním z hlavních kritérií, které ovlivní cenu stroje. Tříosé řešení u CNC obráběcího centra je ve většině případů postačující pro běžnou stavebně truhlářskou výrobu. Pracovní hlava vykonává pohyb vzhledem k obrobku v ose X (v podélném směru), v ose Y (v příčném směru) a v ose Z (ve vertikálním směru). Rotující nástroj opracovává obrobek kolmo na svoji osu, rovnoběžně se svojí osou nebo kombinovaně. 18

19 U čtyřosého řešení je pracovní hlava schopna pohybu ve všech třech osách (jako u tříosého řešení) a navíc má agregát možnost otáčet se kolem vlastní osy (pro tento pohyb se používá označení v ose C). Vřeteno může být osazeno v zásadě libovolnými nástroji, z nichž některé umožňují naklopení pod úhlem (KRÁL & ŠRAJER, 2008) Novinkou na trhu se dá označit tak zvané 4,5-osé řešení. Základním předpokladem pro jejich použití je řízená čtvrtá osa C (otáčení kolem osy frézovacího vřetena). Ještě donedávna byla u strojů v této kategorii k dispozici pouze neřízená pátá osa A (naklápění nástroje ve svislé rovině), kterou nabízely výměnné agregáty (úhlové převodovky) s manuálně nastavitelným sklonem nástroje. Dalším technickým krokem k 5-osému obrábění bylo indexové naklápění nástrojů, kterému se právě říká 4,5 pracovní osa. V současné době jsou na trhu tři základní principy. Prvním a technicky nejjednodušším řešením je naklápění nástroje mechanicky pomocí vertikálně posuvného jezdce umístěného na zadní straně těla jednotky. Automatické nastavování sklonu nástroje řídí počítač stroje podle zvoleného programu nebo zadaného parametru. Elektrovřeteno s úhlovou převodovkou musí při provádění této operace přejet do zadní nulové pozice stroje. Zde, zachycením jezdcem kovový palec uchycený ke konstrukci pracovního stolu, dochází interpolovaným pohybem jednotky v ose Z přes mechanický převod k naklopení nástroje do požadovaného úhlu sklonu. Obrázek 4:Posuvný jezdec (Zdroj: Drevárský magazín 2011) 19

20 Obrázek 5: Kovový palec na pracovním stole (Zdroj: Drevárský magazín 2011) Dalším řešením je automatické polohování prostřednictvím osy C. Tento systém je již delší dobu znám. Indexované naklápění nástroje probíhá přes integrovaný převod otáčením jednotky v ose C. Agregát je vybaven vertikálně posuvnou spojkou ovládanou řídicím systémem stroje, která je během obrábění vypnutá, což umožňuje otáčení jednotky s nastaveným úhlem sklonu nástroje k ose C. Při požadavku na změnu úhlu sklonu nástroje spojka automaticky spojí převod s vřetenem a interpolovaným otáčivým pohybem jednotky v ose C dochází k pohybu nástroje v ose A. Po dosažení požadované hodnoty sklonu se spojka automaticky vypne a agregát se nastaví do požadované polohy v ose C. Osu A je tedy možné měnit v kterékoliv pracovní pozici jednotky bez toho, že by musela neustále přejíždět do nulové pozice. Obrázek 6: Otáčení celé jednotky v ose C (Zdroj: Drevársky magazín 2011) 20

21 Posledním a technicky nejsložitějším typem je automatické polohování s vlastním pohonem. Tato úhlová převodovka vychází ze stejného principu jako předchozí systémy. Na rozdíl od nich je ale vybavena integrovaným servomotorem a napájecím akumulátorem. Součástí výbavy je i nabíjecí stanice pro akubaterie. Servomotor, provádějící naklápění nástroje do považovaného úhlu, je kompletně řízen bezdrátovým radiopřijímačem z řídící jednotky stroje. To umožňuje změnu úhlu nástroje v jakékoliv pozici elektrovřetena nad pracovní plochou stolu, ale také současné nastavení polohy nástroje v ose C i A, což přispívá k dalšímu zkracování neproduktivních časů stroje. (ČAPKA, 2011) Obrázek 7: Úhlová převodovka s integrovaným servomotorem (Zdroj: Drevarský magazín 2011) Pokud je pracovní hlava vybavena možností obrábění ve čtyřech osách a má navíc možnost naklápět agregát vlevo a vpravo pod určitým úhlem, hovoříme o pohybu v páté ose neboli o pětiosém stroji. Centrum vybavené tímto pětiosým agregátem je určeno pro složité prostorové obrábění nejrůznějších tvarů a jeho cena je výrazně vyšší než u běžných tří nebo i čtyřokých center. (KRÁL & ŠRAJER, 2008) CNC obráběcí centra podle typu konstrukčních částí a druhu pohybu Pro obrábění musí být buď pracovní stůl, nebo agregáty nástrojů pohyblivé. Tyto posuvné pohyby se rozdělují do tří os (X, Y a Z), které spolu svírají pravý úhel. Pro každý pohyb podél osy jsou k dispozici vlastní hnací motory, tak aby mohly pohyby probíhat ve směru jedné osy nebo současně ve směru více os. Tímto současným 21

22 překrýváním pohybů lze opracovávat nejen v přímé linii, ale i libovolně zakřivené dráze. Podle druhu pohybu konstrukčních částí existují tři základní koncepce obráběcích center: Koncepce otevřené C s pevným kratším pracovním stolem. Na podélném loži je shora umístěn pohyblivý portál ve tvaru C a agregát (je součástí portálu), se pohybuje příčně a svisle. Jedná se o konzolové zavěšení pohyblivého ramene, které pojíždí v ose X nad pevnou pracovní plochou, zatímco pracovní agregáty pojíždějí po rameni v ose Y a Z. Koncepce s pohyblivým portálem, nebo výložníkem a pevným pracovním stolem. Portál je na loži zavěšen z boku a opatřen agregátem. Pevný stůl má rozměry až 3 x 14m. Toto řešení je vhodné pro opracování rozměrově dlouhých výrobků. Koncepce s pevným portálem a výložníkem a s pohyblivým pracovním stolem. Tento typ centra je vhodný k obrábění tvarově složitých dílců, zejména v kusové a malosériové výrobě. Struktura portálového typu zajišťuje maximální tuhost soustavy stroj nástroj obrobek, vybavená 1 nebo 2 pohyblivými stoly. (KRÁL & ŠRAJER, 2008) 22

23 4 TECHNICKÉ A LEGISLATIVNÍ POŽADAVKY NA UVEDENÍ STROJNÍCH ZAŘÍZENÍ DO PROVOZU 4.1 Certifikace strojního zařízení Před vstupem České republiky do Evropské unie musely veškeré výrobky uváděné na trh splňovat povinnosti podle zákona číslo 22/ 1997 Sb. o technických požadavcích na výrobky. Na základě tohoto zákona se prováděla certifikace strojních zařízení a každý stroj prodávaný na českém trhu musel mít podle tohoto zákona certifikát. Po vstupu České republiky do Evropské unie byl výše uvedený zákon nahrazen Směrnicí evropského parlamentu a rady 2006/42/ES o strojních zařízeních, čímž se usnadnil prodej v rámci Evropské unie. V této směrnici se uvádí, že členské státy Evropské unie jsou na svém území odpovědné za zajištění bezpečnosti a zdraví osob před nebezpečím souvisejícím s provozem. Mělo by se jednoznačně rozlišovat mezi zpochybněním harmonizované normy, podle které se provádí shoda strojního zařízení a ochrannou doložkou vztahující se na strojní zařízení. Zařízení se může používat jen k účelu, pro který bylo vyrobeno. Výše uvedená směrnice definuje pouze obecné požadavky na ochranu zdraví a na bezpečnost tak, aby se výrobcům usnadnilo prokazování a ověřování shody s těmito základními požadavky. Vše je posuzováno podle harmonizovaných norem týkajících se prevence rizik, která vyplývají z návrhu a konstrukce. Výrobci by měli plně odpovídat za osvědčování shody strojních zařízení s touto směrnicí. Zařízení, které splňuje uvedenou směrnici, nese označení CE. (EU, 2006/42/ES Směrnice o strojních zařízeních, 2006) Dalším související směrnicí pro provádění shody u strojního zařízení je 2004/108/ES Směrnice o elektromagnetické kompatibilitě. Uvedení přístroje na trh a do provozu by mělo být pouze po prokázání, že daný stroj byl zkonstruován a vyroben ve shodě s požadavky této směrnice. Přístroj uvedený na trh by měl mít označení CE prokazující shodu s danou směrnicí. Povinnost posouzení shody je především na výrobci. V této směrnici je elektromagnetická kompatibilita definována jako schopnost zařízení uspokojivě fungovat v elektromagnetickém prostředí, aniž by samo způsobovalo nepřípustné elektromagnetické rušení jiného zařízení v tomto prostředí. 23

24 Elektromagnetickým rušením se rozumí elektromagnetický jev, který může zhoršit funkci zařízení. Členské státy nesmějí na svém území z důvodů kompatibility bránit uvádění zařízení na trh nebo do provozu, pokud toto zařízení splňuje požadavky dané směrnice. (EU, 2004/108/ES Směrnice o elektomagnetické kopaktibilitě, 2004) Pro posouzení shody je ještě zapotřebí, aby stroj vyhovoval Směrnici o elektrickém materiálu pro nízké napětí 2006/95/ES. Pro účely této směrnice se elektrickým zařízením rozumí jakékoli zařízení určené pro požití v rozsahu jmenovitých napětí střídavých od 50 do 1000 V a stejnosměrných od 75 do 1500 V. (EU, 2006/95/ES Směrnice o elektrickém materiálu pro nízké napětí, 2006) Pokud stroj vyhovuje výše uvedeným směrnicím, může výrobce požádat autorizovanou osobu, která vydá certifikaci. Na základě certifikace pak výrobce vystaví prohlášení o shodě. ES prohlášení o shodě musí obsahovat jméno a adresu výrobce, nebo jeho zplnomocněného zástupce, popis zařízení, odkaz na harmonizované normy, odkazy na specifikace, s nimiž je shoda prohlášena, poslední dvojčíslí roku kdy byl výrobek opatřen označením CE. Příklad prohlášení o shodě je uveden v příloze číslo Bezpečnost strojního zařízení Nejvíce se pozornost zaměřuje na bezpečnost strojního zařízení při následném používání v provozu. S tím souvisí Nařízení vlády č. 378/2001 Sb., kterým se stanoví bližší požadavky na bezpečný provoz a používání strojů, technických zařízení, přístrojů a nářadí. Toto nařízení se vztahuje v souladu s právem Evropských společenství na bezpečný provoz zařízení. Ke stroji musí být přiložena průvodní dokumentace, jenž obsahuje charakteristiku stroje, návod výrobce pro montáž a manipulaci, údržbu stroje a následné opravy, pravidelné kontroly a revize zařízení. Stroj musí obsahovat bezpečnostní prvky. Jde o mechanické, elektrické a jiné záležitosti sloužící k bezpečnosti zaměstnanců. U CNC obráběcích center to jsou především ochranné kryty a hrazdy zamezující obsluze stroje kontakt s pohyblivými částmi. Dále se jedná o koncové spínače, které znemožní spuštění stroje při otevření krytů a výměně nástrojů. Každý stroj musí mít ovládací prvky ovlivňující bezpečnost provozu mimo nebezpečnou zónu, musí umožňovat bezpečné ovládání, a to i v případě poruchy nebo 24

25 poškození. Stoj musí být vybaven ovladačem pro nouzové zastavení, který zablokuje spouštěcí ovladače současně se zastavením stroje. Provozovatel musí zajistit, aby byl stroj umístěn na bezpečném místě, bylo splněno dodržování bezpečnostních zón okolo stroje a v případě potřeby i jeho ukotvení vhodným způsobem. Dále musí dbát na to, aby na stroji pracovala vyškolená obsluha a stroj se používal jen k tomu účelu, pro který je určen. Je nutné dodržovat pravidelné revize doporučené výrobcem. (378/2001 sb., 2001) 25

26 5 CHARAKTERISTIKA TRUHLÁŘSKÝCH PROVOZŮ Z VÝROBNÍHO HLEDISKA A JEJICH DISPOZIČNÍCH MOŽNOSTÍ Dříve by bylo možné truhlářské firmy charakterizovat podle velikosti provozů a podle počtu výrobních jednotek. Dnes by tato charakteristika nebyla dostatečně výstižná, proto je vhodnější charakterizovat provozy podle typu strojního zařízení a specifických výrobních postupů. Tímto kritériem se řídí i dispozice provozovny. Z technologie výroby oken a dveří je patrno, že se provozy skládají z pracovních sektorů, kde se provádí jednotlivé výrobní a montážní operace. Provoz se tedy skládá ze strojní dílny, kde dochází k opracování přířezů a vlysů; z pracoviště vyspravování vad před lepením; z lisovny, kde se lepí jednotlivé segmenty; dalším sektorem je prostor pro broušení povrchu. Lakovny bývají oddělenými prostory, kde se provádí máčení nebo flutování (impregnace) a následné stříkání dílců. Montáž kování a zasklívání okenních křídel potřebují svůj určitý prostor. Z hlediska strojního zařízení lze tedy provozy rozdělit na výrobní linky, provozy které využívají CNC stroje a provozovny s klasickými obráběcími stroji. 5.1 Výrobní linky Největší výrobci oken a dveří v České republice vyrábí na CNC výrobních linkách. Tento způsob výroby je nejnáročnější na prostory. Nejen že samotná linka zabírá velký prostor, ale i další výrobní prostory se přizpůsobují objemu výroby. Ve výrobních linkách pro jejich rozlohu musí být dobře vyřešena logistika toku materiálu. Charakteristickým znakem výrobních linek je umístění ve velkých halách a provádění téměř všech operací ve stejných prostorách. Většinou bývají pouze lakovna a montážní dílna nějakým způsobem odděleny od ostatního provozu. Výhodou této kategorie provozu je malý podíl osob ve výrobě, rychlejší a přesnější přesun materiálu a vysoká kvality obrábění. Tato zařízení vyrábí zásadně dílcovou metodou a tok materiálu je zajišťován pomocí dopravníků. Výroba se zaměřuje především na pravoúhlé výrobky a to proto, aby byla produktivita co největší. 26

27 5.2 Provozovny s CNC centry Tato kategorie výrobních provozů tvoří v české stavebně truhlářské výrobě nejpočetnější skupinu. CNC obráběcí centra jsou často využívána pro rozmanitost výroby. Lze na nich vyrábět jak rámovou, tak i dílcovou metodou. Výhodou je menší zastavěná plocha a to, že většina pracovních operací je prováděna v jednom stroji na jedno upnutí materiálu. Jejich pořizovací cena není tak vysoká jako u výrobních linek. Poptávka po těchto strojích neustále roste a díky vyspělejším technologiím je stále dostupnější pro většinu výrobců oken a dveří. Výrobní provozy výše uvedeného typu vznikají nejčastěji modernizací starých výrobních hal a tomu také odpovídají dispoziční podmínky. Co se týče prostorové náročnosti CNC obráběcích center a jednotlivých CNC strojů, jsou tyto nároky srovnatelné. CNC obráběcí centra jsou dispozičně větší, ale posoudíme-li celkovou plochu, která je zastavěná CNC centry a jejich příslušenstvím, bývají více prostorově náročné právě jednotlivé stroje. 5.3 Provozovny s CNC stroji Další kategorií jsou jednotlivé CNC stroje, které se zaměřují pouze na určité fáze výroby. Příkladem jsou profilovací a čepovací CNC stroje. Od tohoto způsobu výroby se pomalu upouští a proto i výrobci strojů se zaměřují více na vývoj CNC obráběcích center a výrobních linek. Samostatné CNC stroje volí malí výrobci oken a dveří. Nevýhodou je velký podíl lidské práce a také větší nárok prostor, který jednotlivé stroje zabírají, včetně manipulačního prostoru kolem stroje. Oproti výrobním linkám provozy s CNC stroji bývají obvykle rozděleny do určitých místností podle technologických operací. 5.4 Klasické provozovny Klasickou provozovnou se v tomto případě myslí firmy, ve kterých se vyrábí na běžných truhlářských strojích. Dispozice těchto provozoven odpovídá nárokům manipulačních prostor potřebných pro jednotlivé stroje. Co se týče výroby eurooken a dveří, začínají se tyto provozovny vytrácet. Je to dáno především nízkou produktivitou a většími nároky na přesnost a kvalitu opracování, které na těchto strojích bez speciálních nástrojových sad nelze dosáhnout. 27

28 6 ROZBOR TECHNICKÝCH PARAMETRŮ VYBRANÝCH STROJŮ A ZAŘÍZENÍ V rámci řešení diplomové práce byly vybrány čtyři významné firmy, které se na českém trhu pohybují již řadu let a zabývají se prodejem CNC strojů určených především pro stavebně truhlářskou výrobu. Z každé firmy byla zpracována nabídka CNC obráběcích center na výrobu oken a dveří. Technické parametry jsou uvedeny v rozsahu, který jednotlivé firmy poskytly. 6.1 Firma Soukup s.r.o. Společnost byla založena v roce 1991 a od počátku se zaměřuje na dodávky jednotlivých strojních zařízení, zpracovává také návrhy celých výrobních technologií, zejména pro výrobu oken a dveří. Společnost za dobu své existence instalovala více než 50 zařízení pro výrobu oken v České a Slovenské republice. Od roku 2001 své aktivity rozšířila do zahraničí, především do Velké Británie, Itálie, Skandinávie a Indie (SOUKUP, Soukup, 2012) Typ stroje: Crafter Obrázek 8: CNC obráběcí centrum Crafter (Zdroj: crafter_katalog.pdf) 28

29 Specifikace stroje: Kompaktní obráběcí centrum CRAFTER má čepovací a profilovací jednotku s programovatelnými hřídelemi. Obsluha stroje vždy stojí vpředu a má kontrolu nad celým výrobním procesem. Průmyslový počítač s operačním softwarem ovládá zařízení jako kompaktní centrum nebo jako dva nezávislé stroje - čepovací a profilovací. Zařízení je určeno pro řemeslnou výrobu v kapacitě oken za směnu. Technická charakteristika: průmyslové PC s dotykovým monitorem kapovací pila ø 400 m, motor 3 kw čepovací vozík s elektronickým řízením pravítko pro šikmé dílce +/- 45 s digitálním odměřováním čepovací jednotka L = 320 mm, motor 9,2 kw, 3000 ot/min, pro nástroj max. ø 320 mm profilovací jednotka L = 320 mm, motor 7,5 kw, 6000 ot/min horní drážkovací a odřezávací jednotka L = 200 mm, motor 2,2 kw, 6000 ot/min podavač s 8 koly s elektronickým variátorem rychlostí (Soukup, Prospektová dokumentace, 2009) Obrázek 9: Uspořádání agregátů (Zdroj: crafter_katalog.pdf) 29

30 6.1.2 Typ stroje: Wizard Obrázek 10: CNC obráběcí centrum Wizard (Zdroj: wizard_katalog.pdf) Specifikace stroje: Obráběcí centrum WIZARD je sestaveno ze dvou nezávislých strojů: čepovacího a profilovacího. Díky sestavení stroje obsluha vždy stojí vpředu a má kontrolu nad celým výrobním procesem. Průmyslový počítač s operačním softwarem ovládá zařízení jako kompaktní centrum nebo jako dva nezávislé stroje - čepovací a profilovací. Rámovou metodou toto centrum dokáže dosáhnout kapacity okenních jednotek za směnu. U zařízení WIZARD 4L, kde je doporučena výroba dílcovou metodu, se pohybuje kapacita až 60 okenních jednotek za směnu. Technická charakteristika - Wizard 4L: průmyslové PC s monitorem kapovací pila ø 400 mm, motor 3 kw čepovací vozík pro dílce +/- 60 elektronické odměřovací pravítko čepovací jednotka L = 620 mm, motor 12 kw, 3000 ot/min, pro nástroj max. ø 320 mm levá profilovací jednotka, motor 7,5 kw6000 ot/min 30

31 1. profilovací jednotka L = 320 mm, motor 7,5 kw, 6000 ot/min 2. profilovací jednotka L = 320 mm, motor 7,5 kw, 6000 ot/min horní odřezávací jednotka, motor 2,2 kw, 6000 ot/min šnekovo-kvadratický podavač s 18 koly s elektronickým variátorem centrální mazání stroje Technická charakteristika - Wizard 3S: PC s monitorem kapovací pila ø 400 mm, motor 3 kw čepovací vozík pro dílce +/- 60 mechanické odměřovací pravítko čepovací jednotka L = 320 mm, motor 9,2 kw, 3000 ot/min, pro nástroj max. ø 320 mm 1. profilovací jednotka L = 320 mm, motor 7,5 kw, 6000 ot/min 2. profilovací jednotka L = 320 mm, motor 7,5 kw, 6000ot/min horní odřezávací jednotka, motor 2,2 kw, 6000 ot/min dvourychlostní podavač s 15 koly (Soukup, Prospektová dokumentace, 2009) Obrázek 11: Uspořádání agregátů (Zdroj: wizard_katalog.pdf) 31

32 6.1.3 Typ stroje: Wizard Drillex Obrázek 12: CNC obráběcí centrum Wizard Drillex (Zdroj: wizard_drillex_katalog.pdf) Specifikace stroje: CNC řízená linka pro dílcovou metodu výroby oken je sestavena ze tří nezávislých strojů: čepovacího, vrtacího a profilovacího. Obsluha stroje vždy stojí vpředu a má kontrolu nad celým výrobním procesem. Průmyslový počítač s operačním softwarem ovládá zařízení jako kompaktní centrum nebo jako jednotlivé stroje. Kapacita zařízení je podle složitostí konstrukce okenních jednotek za směnu. Okenní dílce jsou vyčepovány, vyvrtány otvory pro závěsy, kliku a plně vyprofilovány. Technická charakteristika: průmyslové PC kapovací pila ø 400 mm, motor 3 kw čepovací vozík pro dílce +/- 60 elektronické odměřovací pravítko čepovací jednotka L = 620 mm, motor 12 kw, 3000 ot/min, pro nástroj max. ø 320 mm dvě horizontální vrtací jednotky 1,1 kw, 3000 ot/min, pro vrtáky max. ø 13 mm horizontální frézovací jednotka 5,6 kw, ot/min, pro nástroj max. ø 20 mm 32

33 vertikální frézovací jednotka 5,6 kw, ot/min, pro nástroj max. ø 320 mm vertikální vrtací jednotka 1,7 kw, 3000 ot/min, pro vrtáky max. ø 13 mm vertikální pracovní jednotka 1,7 kw, 3000 ot/min, s výměnnými vrtacími agregáty levá profilovací jednotka, motor 7,5 kw, 6000 ot/min, 1.profilovací jednotka L = 320 mm, motor, 7,5 kw, 6000 ot/min 2.profilovací jednotka L = 320 mm, motor 7,5 KW, 6000 ot/min horní odřezávací jednotka, motor 2,2 kw, 6000 ot/min šnekovo kardanový podavač s 18 koly s elektronickým variátorem centrální mazání stroje (Soukup, Prospektová dokumentace, 2009) Obrázek 13: Uspořádání agregátů (Zdroj: wizard_drillex_katalog.pdf) 33

34 6.1.4 Typ stroje: Dexter Obrázek 14: Výrobní linka Dexter (Zdroj: Dexter_katalog.pdf) Specifikace stroje: Centrum je ovládané řídícím systémem, který převezme výrobní data z kanceláře. Stroj je rozdělený na dvě oddělená pracoviště. Jakmile je dvojice dílců vyčepována a vyvrtána, operaci převezme tandem profilovacích jednotek a čepovací sekce se uvolní pro nové dílce dalšího cyklu. Čepovací stroj pracuje současně s dvojicí dílců uchopených v posuvných vozících, které jsou vkládány pomocí automatického ramene ze zásobníku dílců. Dlouhé nebo komplikované dílce jsou upnuty třemi vozíky a velmi krátké dílce pouze jedním. Dílec je na vstupu identifikován pomocí čtečky štítků nebo přímo zadán do stroje obsluhou. Snímací zařízení na vstupu stroje zkontroluje před opracováním délku dílce. Hlavní pracovní jednotka s kapalinovým chlazením pracuje vždy s dvojicí nástrojů na vřeteni, aby frézování různých koncových profilů bylo co nejefektivnější. Pracovní agregáty pro boční vrtání pod úhlem nebo pro dlabání otvorů pro zámek jsou ovládány C osou. Systém odsávacích krytů se nastavuje podle prováděné operace, aby byl co nejúčinnější. Řadový zásobník nástrojů pro 16 vřeten pojme potřebné nástroje pro dva až tři okenní typy. Správné osazení nástrojů na vřeteni umožní provádět standardní operace bez toho, aby bylo potřeba dalšího nástroje ze zásobníku. Levá a pravá profilovací jednotka opracovává hranolek z obou stran 34

35 současně. Dílec je veden dvojicí podavačů pro vysokou přesnost i u tvarově složitých dílců. Elektronické odměřování posuvu umožní změnu profilu i během opracování, dnes vyhledávané pro kombinaci pevného a otvíravého zasklení okenních rámů. Každé pracovní vřeteno je osazeno dvěma nástroji, aby mohly být efektivně opracovány dva různé dílce za sebou, aniž by jednotka musela brát jiný nástroj ze zásobníku. Zásobník pro 12 vřeten slouží pro levou i pravou pracovní jednotku. Snadná výměna nástrojů v něm není omezením při změně okenního systému a potřeby nových nástrojů. Pracovní zakázka je vytvořena v kanceláři v programu KLAES nebo mohou být data převedena z jiného profesionálního programu. Technická charakteristika: čepovací vřeteno 16 kw, ot/min, s kapalinově chlazeným vřetenem, pro nástroj do max. ø 250 mm dvě horizontální jednotky 1,7 kw, 3000 ot/min, pro kolíkové vrtáky do ø13 mm vertikální pracovní jednotka 1,1 kw, 3000 ot/ min, pro vrtáky do ø13 mm vertikální pracovní jednotka 1,7 kw, 3000 ot/ min, s výměnnými pracovními hlavami lineární zásobník nástrojů s 16 pozicemi čtyři upínací vozíky se servomotory automatický vkladač dílců zásobní dopravník pro 12 ks dílců sestava pravého a levého podavače materiálu se 7 a 15 koly, elektronickým variátorem posuvu a automatickým zdvihem 1. profilovací jednotka 16 kw, ot/min, s kapalinovým chlazením, automatickým upínáním pro nástroj do ø 200 mm 2. profilovací jednotka 16 kw, ot/min, s kapalinovým chlazením, automatickým upínáním pro nástroj do ø 200 mm pojízdný zásobník nástrojů s 12 pozicemi výstupní stůl hotových dílců (Soukup, Prospektová dokumentace, 2009) 35

36 6.2 Firma Axima morava s.r.o. Tato firma se zabývá dodávkou strojního zařízení, jeho montáží a uváděním do provozu. Je členem skupiny Weinig Group Typ stroje: Unicontrol 6 Obrázek 15: Obráběcí centrum Unicontrol 6 (Zdroj: es.weinig.com) Specifikace stroje: Jedná se o flexibilní stroj, kde je přestavování vřeten prováděno NC řízením. Tento stroj se skládá z čepovací a profilovací části. Profilovací část je vybavena jednotkou na odřezávání zasklívací lišty. Výrobce uvádí kapacitu stroje na cca oken za směnu. Vhodný do provozoven pro kapacitu 150 oken měsíčně. Technická charakteristika: průmyslové PC kapovací pila ø 350 mm, motor 3 kw čepovací vozík s elektronickým řízením pravítko pro šikmé dílce čepovací jednotka, motor 7,5 kw, 3500 ot/min, pro nástroj max. ø 320 mm profilovací jednotka, motor 5,5 kw, 6000 ot/min, pro nástroj max. ø 232 mm horní drážkovací a odřezávací jednotka (Axima, 2003) 36

37 6.2.2 Typ stroje: Unicontrol 12 Obrázek 16: Obráběcí centrum Unicontrol 12 (Zdroj: Specifikace stroje: Výrobní řada Unicontrol 12 nabízí v nejvyšším stupni vybavení až 4 čepovací vřetena a 4 plnohodnotná profilovací vřetena s plynulým axiálním přestavováním. K tomu velké množství rozmanitých přídavných agregátů pro horizontální a vertikální obrábění. Jsou možné také různé varianty stolu (např. pro výrobu šikmých oken do 75 ). Na Unicontrolu 12 je možné vyrábět jednotlivé díly hospodárným rámovým způsobem, při němž odpadá ofrézování křídlových dílců. Díky variostolu, vybaveného radiální osou, je možné použít v čepovací oblasti více nástrojů než doposud. Zásobníková dráha mezi příčným a podélným opracováním zabezpečuje vyšší výkon stroje. Pro celý výrobní proces postačí jeden obsluhující pracovník.. Technická charakteristika: průmyslové PC kapovací pila ø 400 mm, motor 3 kw čepovací vozík s elektronickým řízením pravítko pro šikmé dílce do 75 čepovací jednotky: 37

38 2x motor 15 kw, ot/min, pro nástroj max. ø 400 mm motor 3 kw, ot/min. pro nástroj max. ø 400 mm motor 1,5 kw, 9000 ot/min, pro nástroj max. ø 130 mm profilovací jednotky: 2x motor 11 kw, 6500 ot/min, pro nástroj max. ø 232 mm motor 3,7 kw, 9000 ot/min, po nástroj max. ø 130 mm motor 3,7 kw, 5850 ot/min, pro nástroj max. ø 210 mm podélné dopravníky (Axima, 2003) Obráběcí centra řady Conturex Obrázek 17: Obráběcí centrum Conturex (Zdroj: Conturex se dodává v individuálních výkonových třídách, a to s označením Conturex 113, 114, 124, 125, 126, 225, a 226. Každý Conturex přebírá úkoly pěti strojů v jediném průchodu. Jde o nanejvýš přesný, plně automatický a flexibilní stroj. Zvládne opracování všech známých rohových spojů, podélné opracování vnitřního i vnějšího profilu, vrtání, zafrézování. Rámový způsob výroby oken se zcela novými aspekty - přesné polohování pomocí kleštinového stolu, vysoká flexibilita díky zásobníku na 38

39 nástroje s až 175 místy. Přitom je možné upnout více profilů na jeden trn. Kompletní opracování oken na jedno upnutí. Pro tuto práci byly vybrány tři zástupci této řady od nejnižší až po nejproduktivnější stroj Typ stroje: Conturex 113 Obrázek 18: Schéma stroje Conturex 113 ( Zdroj: firemní prospekt) Specifikace stroje: Conturex 113 je nejnižší z řady a je tedy nejméně výkonný. Přesto vyniká svojí flexibilitou. Skládá se z jednoho portálu a dvou obráběcích agregátů, které umožňují komplexní opracování dílců. Zatímco jeden agregát pracuje, ve druhém je prováděna výměna nástroje. Stroj se může po domluvě vybavit 5-ti osým agregátem. Jde o koncepci s pevným portálem a pohyblivými stoly. Dva pohyblivé stoly umožňují kompletní opracování dílců bez zásahu obsluhy. Technická charakteristika: průmyslové PC dva pracovní stoly s pneumatickými čelistmi 2 dopravníky vnitřní zásobník nástrojů na 30 nástrojů externí měnič nástrojů s kapacitou na 24 nástrojů max. hmotnost nástroje na trnu 12 kg max. ø pilového kotouče 220 mm hlavní agregáty 20 a 30 kw s rozmezí otáček ot/min max. ø nástroje 290 mm 39

40 vrtací agregát (Wenig, 2011) Typ stroje: Conturex 124 Obrázek 19: Schéma stroje Conturex 124 (Zdroj: firemní prospektová dokumentace) Specifikace stroje: CNC obráběcí centrum na obrábění oken a dveří, které je vybaveno čtyřmi pracovními agregáty, které dovolují použití úhlových hlav. Stroj je vybaven zakládacím a vykládacím dopravníkem pro samostatné příjímání a vydávání dílců. Koncepce s pevným portálem a dvěma pohyblivými stoly zaručuje rychlé a přesné opracování dílců. Technická charakteristika: průmyslové PC dva pracovní stoly s pneumatickými čelistmi 2 dopravníky vnitřní zásobníky na 48 nástrojů externí zásobník s kapacitou až 140 nástrojů max. hmotnost nástroje na trnu 12 kg max. ø pilového kotouče 220 mm hlavní agregáty 20 a 30 kw s rozmezí otáček ot/min max. ø nástroje 290 mm vrtací agregát (Wenig, 2011) 40

41 Typ stroje: Conturex 226 Obrázek 20: Schéma stroje Conturex 226 (Zdroj: firemní prospektová dokumentace) Specifikace stroje: Nejvýkonnějším strojem této řady je Conturex 226. Stroj se skládá ze dvou portálů a čtyř pracovních stolů, které jsou vybaveny upínacím systémem PowerGgip, který kopíruje funkci lidské ruky. To umožňuje při předávání dílců přesné a šetrné upnutí dílce na správném místě. Každý portál je vybaven čtyřmi pracovními agregáty s možností použití úhlových hlav. Koncepce tohoto stroje je s pevným portálem a pohyblivými stoly. Tento stroj je určen pro velké provozy.. Technická charakteristika: průmyslové PC čtyři pracovní stoly s pneumatickými čelistmi 2 dopravníky vnitřní zásobníky nástrojů na 96 nástrojů max. hmotnost nástroje na trnu 12 kg max. ø pilového kotouče 220 mm hlavní agregáty 20 a 30 kw s rozmezí otáček ot/min max. ø nástroje 290 mm vrtací agregát (Wenig, 2011) 41

42 6.3 Firma Tekma s.r.o. Dodává především technologie pro nábytkářský průmysl, ale rovněž pro výrobce oken, dveří a parket, od předních italských výrobců dřevoobráběcích strojů. Mezi stěžejní z nich patří společnosti skupin Biesse Group, Cefla Finishing a Costa Levigatrici. (Tekma, 2012) Typ stroje: Rover B WMS Obrázek 21: Stroj Rover B WMS (Zdroj: Specifikace stroje: Tento stroj je základní řadou WMS. Je vybaven automatickým vkládáním a vykládáním dílců. Umožňuje výrobu všech typů spojů. Pracovní stůl je automaticky nastavován na základě obráběcího programu. Tento stroj je koncepce otevřeného C ( cantilver ).Stroj je vhodný jak k výrobě velkých modulových sérií, tak i jednotlivých oken a dveří v individuálních rozměrech. Technická charakteristika: dvě frézovací elektrovřetena s výkonem 9 kw, 6000 ot/min a 11 kw, 6000 ot/min 42

43 průmyslové PC zásobník nástrojů na 22 až 74 kusů integrovaná vrtací hlava s vlastním inventorem možnost dosazení dalších obráběcích jednotek (řezací, dlabací) a vlastní rotací 360 (BERAN, 2012) Typ stroje: Rover C WMS Obrázek 22: Obráběcí centrum Rover C WMS (Zdroj: Specifikace stroje: Rover C WMS je velmi flexibilní obráběcí centrum pro výrobu oken a dveří. Díky automatickému zásobníku materiálu a automatické kontrole rozměrů kusů vyžaduje minimální obsluhu. Jedná se o koncepci otevřeného C ( cantilever ). Technická charakteristika: průmyslové PC kapovací pila otoční o 360 dva motory 15 kw, které jsou kapalinou chlazené interní a externí měnič nástrojů s kapacitou až 66 nástrojů integrovaný agregát na odřezávání zasklívací lišty automatický čistící cyklus (BERAN, 2012) 43

44 6.3.3 Typ stroje: UniWin HP WMS Obrázek 23: Obráběcí centrum UniWin HP WMS (Zdroj: Specifikace stroje: Je nejnovější multicentrum Biesse pro výrobu standardních a speciálních okenních rámů, s nulovým přestavováním dílců, pro všechny typy rámů a jakýkoliv typ spoje. Konstrukce nese tuhý nosník, který je uchycen pevně ke spodnímu podstavci. Na pevném nosníku jsou uloženy pracovní jednotky. Může být vybaven až 6 ti pracovními jednotkami včetně dvou čepovacích. Uprostřed základu stroje je umístěn dopravníkový pás odvodu třísek, motoricky poháněný, který odvádí odpad ze stroje. Všechny pohyblivé části, vozíky lineárních ložisek, kuličkové šrouby, jsou automaticky mazané pomocí systému ovládaného řídicí jednotkou. Technická charakteristika: průmyslové PC zakládací stůl, který může být vybaven automatickým zásobníkem dvě čepovací jednotky, motor 8,1 kw, max. ø nástroje 350 mm, 3200 ot/min výkonná elektrovřetena max. výkon 18 kw, rozmezí ot/min každé vřeteno je vybaveno řetězovým zásobníkem s kapacitou 22 nástrojů max. ø nástroje 250 mm, max. délka 268 mm max. ø pilového kotouče 300 mm pracovní stůl s posuvnými trámci (BERAN, 2012) 44

45 6.4. Firma Panas s.r.o. Tato společnost obchoduje na trhu již 20 let. Dodává dřevoobráběcí stroje především společnosti SCM Group, jejímž je výhradním dodavatelem Typ stroje: Windor 1 Obrázek 24: Obráběcí centrum Windor 1 (Zdroj: Specifikace stroje: Tento stroj je určen pro malé a středně velké výrobce oken a dveří. Kapacita tohoto stroje je oken za směnu. Na pojezd čepovacího vozíku, svěrky a jednotlivých pracovních hřídelí se používají vysoce přesné kuličkové šrouby. Přítlak umožňuje upínání dvou dílců současně. Koncepce stroje je navržena tak, aby zabíral co nejmenší zástavbový prostor. Technická charakteristika: průmyslové PC kapovací jednotka, motor 4 kw, 3000 ot/min., max. ø nástroje 400 mm čepovací jednotka, motor 7,5 kw, 3500 ot/min., max. ø nástroje 320 mm automatické provádění čepů +/- 60 jednotka pro zaoblování a odřez zasklívací lišty, 9000 ot/min., max. ø nástroje 154 mm 45

46 jednotka odřezu zasklívací lišty drážkovací jednotky pro kování, 6000 ot/min. 1. profilovací hřídel, motor 7,5 kw, 6000 ot/ min, max. ø nástroje 240 mm, pravá a levá rotace 2. profilovací hřídel, motor 7,5 kw, 6000 ot/ min, max. ø nástroje 240 mm, pravá a levá rotace (SCM, 2006) Typ stroje: Record 240 NT Obrázek 25: Obráběcí centrum Record 240 NT (Zdroj: Prospektová dokumentace SCM) Specifikace stroje: Tento stroj je určen především pro atypické tvary oken a dveří. Díky výkonným podtlakovým přísavkám je dílec pevně fixován a je umožněno jeho třístranné obrábění. Stroj má pevný stůl a pohyblivý portál. Technická charakteristika: průmyslové PC vakuové přísavky stolu vertikální vřeteno, motor 12 kw, max ot/min 2 x zásobník nářadí na 24 nástrojů 46

47 6.4.3 Typ stroje: Výrobní linka Windor 100 Obrázek 26: Schéma výrobní linky Windor 100 (Zdroj: Specifikace stroje: Výrobní linka Windor 100 je určena pro provozy s velkou výrobní kapacitou. Skládá se z jednotlivých strojů, které jsou spojeny dopravníky. Obsluha pouze zakládá dílce na zakládací stůl a ze stroje odebírá plně opracované dílce. Technická charakteristika: a) automatický zakládací dopravník založení až šesti obrobků pro automatické podávání b) čepovací stroj kapovací pila, motor 4 kw, 3000 ot/ min, max. ø pilového kotouče 400 mm 1. čepovací hřídel, motor 11 kw; 3500 ot/min, max. ø nástroje 370 mm vícevřetenová vrtací hlava pro vrtání do čel čepů a/nebo do podélných stran vlysů, 11 samostatných vrtacích vřeten 2. čepovací hřídel, motor 11 kw, 3500 ot/min., max. ø nástroje 370 mm zařízení pro automatické obrábění šikmých čepů +/- 60 elektrovřeteno s upínáním HSK 63F, min./max. 1000/18000 ot/min., max. výkon 12kW 47

48 zásobník na 24 nástrojů c) mezidopravník s otáčením o 180 d) vrtací a frézovací stroj horní svislý vrtací agregát, 3 kw horizontální vícevřetenová vrtací hlava 4 kw horizontální oscilační dlabací hlava 4 kw e) mezidopravník profilovací části f) profilovací stroj 5x profilovací hřídel, motor 11 kw, 6000 ot/min, max. ø nástroje 250 mm spodní horizontální hřídel, motor 3kW, 6000 ot/ min., max. ø nástroje 220 mm horní horizontální hřídel, motor 3 kw, 6000 ot/ min., max. ø nástroje 220 mm g) rozebírací dopravník (SCM, 2006) 48

49 7 ANALÝZA UPLATNĚNÍ CNC STROJŮ V ČESKÝCH FIRMÁCH SE ZAMĚŘENÍM NA VÝROBU OKEN A DVEŘÍ Na základě referencí od dodavatelů CNC obráběcích center bylo vybráno osm výrobních firem na výrobu dřevěných oken a dveří. Každou provozovnu jsem osobně navštívil a zaměřil se především na strojní vybavení. Dále jsem zjišťoval, jakou výrobní metodou firma vyrábí (dílcová rámová), výši investice na pořízení stroje, produkci a počet zaměstnanců. Bohužel, jen u několika firem se podařilo zaměřit dispozici a stroj pro představu jeho osazení v prostoru. V některých případech to nedovolovaly podmínky, jinde s tím nesouhlasil výrobce. V práci uvádím informace, které firmy o sobě a výrobě prozradily, nebo jsem je sám vypozoroval. 7.1 Slavona s.r.o. Tato firma má svoji provozovnu ve Slavonicích, zaměstnává okolo 30 zaměstnanců. Zaměřuje se na výrobu oken a vnějších dveří. Od roku 2010 používá CNC obráběcí centrum od firmy Homag s označením Homag BOF 211 Optimat. Obrázek 27: Slavona - obráběcí centrum Homag BOH 211 Optimat Při výrobě jsou nejprve zkráceny hranoly na zkracovací pile podle zakázkového listu a poté jsou opracovávány na obráběcím centu. Na tomto stroji je dále dílec celkově 49

50 profilován, vyjma zasklívací lišty - ta se z přířezu odřezává a obrábí se zvlášť. Výroba tedy probíhá dílcovou metodou, pro kterou je i daný stroj určen. Konstrukční spoje jsou prováděny na profil/kontraprofil a kolíky. Po opracování jsou jednotlivé dílce ručně popisovány obsluhou a jsou řazeny na stojany, na kterých jsou dopravovány k dalšímu zpracování. Obrázek 28: Zakládání dílců do stroje Denní produkci výrobce uvádí kolem 20 až 25 okenních jednotek za směnu. Náklady na pořízení tohoto zařízení se pohybovaly kolem 15 miliónů korun. Velkou výhodou je, podle výrobce, princip dílcové metody - možnost máčení jednotlivých vlysů v impregnačním prostředku. Nevýhodou, z mého pohledu, je ruční otáčení dílců a následná kontrola usazení pomocí úhelníku, kterou obsluha prováděla. V příloze číslo 2 je na fotografii zobrazen způsob upnutí dílce ve stroji a zásobník nástrojů. Na přiloženém DVD jsou krátká videa, která zachycují profilování dílců a vrtání otvorů pro kolíky a další fotografie z tohoto provozu. 50

51 7.2 Vekra - Window Holding a.s. Firma Vekra se zabývá výrobou dřevěných i plastových oken a dveří. Osobně jsem navštívil provozovnu ve Staré Pace, kde je výroba jak dřevěných oken a dveří, tak i plastových. Na výrobě dřevěných oken se podílí zhruba 29 zaměstnanců. Od roku 2008 je výroba prováděna na výrobní lince Windor 100 od společnosti SCM. Obrázek 29: Pohled na výrobní halu Na obsluhu této výrobní linky stačí jedna osoba, která zakládá nahrubo zakrácené dílce na zakládací stůl podle číselného kódu, který je natištěn na čele dílce a po průchodu strojem je vyndává z dopravníku a skládá na vozíky. Vyrábí se dílcovou metodou a konstrukční spoj je na čep a rozpor. Na každý dílec je ve stroji vypálen laserem popisek s číslem zakázky, číslem dílu a kódem pro barevný odstín. Obrázek 30: Vypálený popisek na dílci 51

52 Denní produkce se, podle výrobce, pohybuje kolem 80 okenních jednotek za den. Vyrábí se profily o tloušťce 68 a 78 mm. Náklady na pořízení linky se pohybovaly kolem 1 miliónu eur. Výhodou této výrobní linky je snadné zakládání do stroje a rychlost jakou je dílec obroben. Nevýhodou je zastavení celé linky při poruše, což se při tomto objemu výroby značně prodražuje. Obrázek 31: Pohled na řídící počítač a zakládací stůl Kromě moderní výrobní linky je ve firmě Vekra ještě automatický dopravník pro povrchovou úpravu. Zavěšené dílce se od máčicích kádí přesouvají do stříkací komory a odtud do sušárny. Odtud jsou po vytvrzení nátěrové hmoty odebírány a kompletovány. Obrázek 32: Dopravník 52

53 Fotografie v příloze číslo 3 dokumentují čepovací a profilovací část výrobní linky. DVD obsahuje krátké video, jenž zachycuje čepovací stroj v provozu a další fotografie z výroby. 7.3 Agát s.r.o. Firma Agát s.r.o. s provozovnou v Semilech vyrábí okna a vnější dveře. Pracuje zde 18 zaměstnanců. Od roku 2011 je v provozu zařízení Wizard Drilex od firmy Soukup. Předchozím zařízením bylo obráběcí centrum Flipper od firmy Steton. Obrázek 33: Obráběcí centrum Wizard Drillex Vyráběné typy profilů jsou 68, 78, a 88 mm. Wizard Drilex je určen pro obrábění dílcovou metodou a převažujícím konstrukčním spojem je čep a rozpor. U některých zakázek ale výrobce spojuje na profil/kontraprofil s kolíky. Stroj je programován z kanceláře přes program Klaes. Obsluha nejprve zakládá dílce na čepovací část a po vyčepování je překládá do profilovací části. Tento stoj umožňuje čepování dvou dílců zároveň. 53

54 Výhodou je malý zástavbový prostor, protože zařízení má délku 11 m. Pořizovací náklady na tento stoj byly zhruba 10 miliónu, z toho ale 60% hradila dotace z EU. Výrobce díly před lepením máčí nejen v impregnaci, ale i v první vrstvě lazury. Na obrázku č. 34 je vidět čepování dvou dílců najednou. Příloha č. 4 dokládá fotografie profilovacího vřetena a vrtací jednotky. Na přiloženém DVD jsou krátká videa z průběhu čepování a profilování. Obrázek 34: Pohled na čepování dílců 7.4 Okna Macek Provozovna této firmy je v Hodoníně a vyrábí zde dřevěná okna a vnější dveře. Na výrobě se podílí 16 zaměstnanců, z toho na obsluhu stroje je určen jeden pracovník. V roce 2008 byla tato provozovna vybavena obráběcím centrem Wizard 4L od firmy Soukup. 54

55 Obrázek 35: Pohled na obráběcí centrum Strojovna má zhruba rozměry 20 x 20 m a z toho stroj zabírá cca 4 x 8m, což představuje 8% z celkové plochy. Povrchová úprava, zasklívání a montáž kování se provádí v jiné hale. Vyrábí se zde dílcovou metodou a konstrukční spojem je čep a rozpor. Stroj je programován z kanceláře a obsluha vkládá nahrubo nakrácené přířezy do stroje podle čísla uvedeného na čelních plochách, které se musí shodovat s číslem na obrazovce PC stroje. Po opracování se na dílec nalepí nálepka s popiskem. Obrázek 36: Označení dílců samolepkou s popiskem Náklady na pořízení stroje se pohybovaly kolem 5 miliónů korun a produkce činí kolem oken týdně. Jako výhodu vedoucí výroby vidí malý zastavený prostor, který stroj zabírá a možnost výroby atypických dílců díky přenastavitelnému čepovacímu stolu. Jako nevýhodu uvádí velký příkon stroje a pomalou návratnost počáteční investice. 55

56 Obrázek 37: Zakládání dílce obsluhou V příloze číslo 5 jsou vyfoceny dílce, které jsou připraveny na opracování a detail obrazovky z ovládacího PC stroje. Na Přiloženém DVD jsou záběry z opracovávání dílců na tomto stroji. 7.5 Pražák s.r.o. Firma Pražák s.r.o. má provozovnu v Miloticích, kde vyrábí dřevěná okna a vnější dveře. Na provozu se podílí 30 zaměstnanců. Od roku 2005 vyrábí na obráběcím centru Flipper do firmy Steton. Před pořízením tohoto stroje se vyrábělo na starších spodních frézách. Centrem výroby je strojní dílna o rozměrech m a stroj umístěný zhruba v polovině zabírá 6 3 m, což je zhruba 2 % z celkové plochy. Vyrábí dílcovou metodou a jednotlivé plochy dílců jsou přebrušovány v širokopásové brusce. Konstrukční spoj je na čep a rozpor. Největší část výroby představují okna z modřínových eurohranolů. Kromě dřevěných oken dělá tato firma i kombinovaná dřevohliníková okna, hliníkové profily dodává firma Gotman.. 56

57 Obrázek 38: Obráběcí centrum Flipper Pořizovací cena tohoto zařízení se pohybovala kolem 2,5 miliónů korun. Za směnu se vyrobí přibližně 15 oken. Vedoucí výroby uvádí jako výhodu snadnou obslužnost stroje a jeho variabilitu. Nevýhodou je nutnost častého čištění a starší typ stroje. Firma Pražák s.r.o. vyrábí ojedinělou konstrukci kulatých celootevíracích oken. Obrázek 39: Profilovací část stroje 57

58 Obrázek 40: Širokopásová bruska na přebrušování ploch dílců V příloze č. 6 je na fotografiích detailní záběr na profilovací hřídele a ovládací panel stroje. Další fotografie z provozu jsou na přiloženém DVD. 7.6 TP eurookna Provozovna této firmy je ve Velkých Karlovicích a zaměřuje se na výrobu dřevěných oken a dveří o profilech 78, 88 a 92 mm. Dále vyrábí dřevohliníková okna. Začátkem letošního roku pořídila nový stroj Conturex 124 od firmy Weinig. Před zakoupením tohoto stroje byla výroba prováděna na stroji Unicontrol 6. Celkově je ve firmě 20 zaměstnanců. Výrobní linka Conturex 124 s rozměry 19,5 x 6,2 m náročnější na prostor. Rozměry strojní dílny jsou 30,8 11,2 m, takže stroj zabírá 35 % plochy. Zaměřují se zde na výrobu dílcovou metodou a konstrukční spoje jsou prováděny na profil/kontraprofil a kolíky. Za velkou přednost tohoto strojního vybavení je považován zakládací stůl, který automaticky vkládá dílce do stroje. Další výhodou je možnost výroby tvarových dílců. Mezi nevýhody patří velká spotřeba elektrické energie. Oproti jiným provozovnám, které jsem navštívil, zde používají speciální brusku na dílce. Ta 58

59 přebrušuje jak plochy, tak i hrany dílců, které se obvykle brousí ručními elektrickými bruskami. Zasklívací lišta je odřezávaná a profilovaná zvlášť na stroji Unimat 500. Obrázek 41: Conturex Obrázek 42: Pohled na vnitřní část brusky na dílce 59

60 Obrázek 43: Stroj na odřezávání a profilaci zasklívací lišty V příloze číslo 7 je na fotografiích vidět příslušenství na hrubé formátování dílců a zakládací stůl stroje. Přiložené DVD obsahuje další fotografie z provozovny a krátký film zachycující činnost zakládacího stolu. 7.7 TWW - Window Holding a.s. V provozovně, kterou jsem navštívil v Zašové se vyrábí dřevěná a dřevohliníková okna a dveře. Firma má celkem 80 zaměstnanců. Od roku 2001 používá ve výrobě CNC obráběcí centum HC 55 od firmy Maka. Dveře zde vyrábí o profilu 68 mm a okna 68, 78, 84 a 94 mm. Obrázek 44: Obráběcí centrum HC 55 60

61 Výroba je prováděna dílcovou metodou, přičemž rovné dílce jsou opracovávány na čtyřstranných frézách a na CNC obráběcím centru jsou vyráběny obloukové dveře a okna. Dále se používá toto centrum k dlabání otvorů pro kování na dveřních dílcích. Stroj je programován z kanceláře. Obsluha zakládá dílce podle číselného kódu uvedeného na bočních plochách. Strojovna má rozměry 17,8 24,6 m a zástavbová plocha stroje je 7,5 4,1 m, což zaujímá kolem 7 % z celkové plochy haly. Náklady na pořízení stroje se pohybovaly kolem 5 miliónů korun. Denní produkce činí kolem 20 kusů obloukových oken nebo dveří za směnu. Obrázek 45: Detail otvorů pro kliku a zámek dlabaných na obráběcím centru Obrázek 46: Sada nástrojů pro obráběcí centrum 61

62 V příloze číslo 8 je na fotografiích vidět zásobník nástrojů a ovládací portál stroje. Na přiloženém DVD je záznam z dlabání otvorů. 7.8 Hon okna, dveře s.r.o. Firma sídlí ve Vlaštovičkách u Opavy a zaměřuje se na výrobu dřevěných oken, dveří a dřevohliníkových oken o profilech 78 a 92 mm. Ve výrobě používá dva stroje - Unicontrol 6 od firmy Weinig a od roku 2007 stroj Record 240 NT od firmy SCM. V této firmě pracuje 40 zaměstnanců. Obrázek 47: Record 240 NT Jako jediná firma, kterou jsem navštívil, vyrábí převážně rámovou metodou. Pravoúhlá okna jsou vyráběny na strojích Unicontrol, přičemž jeden stroj slouží na čepování a vnitřní profilaci a druhý na vnější profilaci již slepených rámů. Zasklívací lišta je vyráběna zvlášť. CNC obráběcí centrum slouží k výrobě atypických tvarů oken a dveří. Programování probíhá z kanceláře a obsluha jen vkládá příslušné dílce do stroje. Pořizovací náklady na koupi stroje Record byly 8,5 miliónů korun včetně nástrojů, které stály zhruba 1 milión korun. Firma využila dotační program Evropské unie. Produkce se pohybuje okolo 8 oken za směnu. K dalšímu strojnímu vybavení patří automatický dopravník, který slouží k přepravě rámů v procesu nanášení nátěrové hmoty. 62

63 Obrázek 48: Opracování rámu na obráběcím centru Unicontrol Obrázek 49: Dopravník rámů V příloze č. 9 je na fotografii pohled do odkrytované části stroje Record a na rámy které jsou připraveny k vnějšímu profilování. Na přiloženém DVD jsou další fotografie z tohoto provozu a videa znázorňující opracovávání rámu a činnost zpětného dopravníku u stroje Unicontrol. 63