Prezentace diplomové práce: Návrh zařízení pro sledování odchylky kolmosti pilového pásu Student: Konzultant: Zadavatel: Klíčová slova: Anotace: Cíle práce: ULDRICH Robert Jaroslava Jírová,Ing.Uldrich Jiří,Wölfl Bernd PROKA CZ s.r.o. pásové pily, pilové pásy,geometrie pilových pásů, odchylka od kolmosti; Diplomová práce se zabývá návrhem zařízení pro sledování odchylky kolmosti pilového pásu v řezném procesu u pásových pil na kov. Taktéž návrhem technického řešení, funkce zařízení. Návrh sestavy zařízení. Snižování nákladů následných technologických operací (zmenšení přídavků) po dělení materiálů na pásových pilách. Der Vorrichtungsvorschlag fuer die Ueberwachung der Abweichung der Rechtwinklichkeit des Saegebaeders Das Kernwort: Bandsaegemaschinen,Saegebaender,Geometrie der Saegebaender,Abweichung der Rechtwinkligkeit Die Annotation Diese Diploarbeit befaesst sich mit dem Vorrichtungsvorschlag fuer die Ueberwachung der Abweichung der Rechtwinklichkeit des Saegebaeders im Schnittablauf bei den Bandsaegemaschinen.Gleichfalls auch dem technischen Loesung und der Funktion der Vorrichtung. Das Projekt der Baugruppe. Das Arbaitsziel Der Anbau der Kosten der nachstehenden technologischen Vorgaengen (die Minderung der Zubane) nach dem Materialzerspannung an den Saegemaschinen 1. Úvod Cílem této práce je navrhnout zařízení pro sledování odchylky kolmosti pilového pásu. Zařízení je navrhováno tak, aby umožňovalo snadné seřízení nebo přestavění. V souladu s požadavky zadávající firmy, je navrhnut senzor, který spolupracuje s řídící jednotkou pásových pil. Diplomová práce je zadána firmou PROKA CZ společnost s ručením omezeným v rámci spolupráce s její mateřskou firmou KASTO Maschinenbau GmbH & Co. KG. Zařízení je určeno k nepřetržitému provozu a proto nastavení musí být jednoduché, ale zároveň odolné proti vniknutí třísek a dalších nečistot, které by mohly ovlivnit správnou funkci zařízení. - 1 -
Součástí této diplomové práce není návrh softwarového včlenění zařízeni do ovládacích jednotek ani návrh elektrických obvodů. 2. Požadované parametry navrhovaného zařízení Současný trend dělení materiálu klade důraz na přesnost řezu. Tento požadavek je spojen především se dvěma faktory a to vstupní cena materiálu, kdy především u nástrojových a ušlechtilých materiálů, jakékoliv snížení nutného přídavku při dělení přináší ekonomický efekt. Možnost zařazení případné následné technologické operace (například frézování) je opět velmi výrazným ekonomickým faktorem. K zajištění tohoto požadavku jsou nutné základní technické parametry, které musí pila splňovat (tuhost konstrukce stroje, odpovídající výkon na oběžném kole plynulost vedení řezného ramene do řezu, exaktní vedení pilového pásu a jeho dostatečné napnutí, precizní nastavení a upnutí obrobku). Je zcela zřejmé, že přesnost dělení je dána pohybem pásu v děleném materiálu. V případě, že by bylo možné tento pohyb průběžně sledovat a zjištěné poznatky ihned vyhodnocovat jednalo by se o systém, který umožní dosažení ještě vyšší přesnosti dělení. Systém musí umět reagovat na kolmostní odchylku pilového pásu a její veličinu v určité formě (například napěťovým signálem) přenést do řídící jednotky. Je nutné zohlednit ten fakt, že kontrolovat pohyb pilového pásu u větších až velkých rozměrů materiálu je mnohem obtížnější a vyžaduje systém s vyšší citlivostí. 3. Navrhované řešení Návrh přístroje je konstruován tak, aby splnil zadaná kritéria a zároveň byl i jednoduchý a technicky proveditelný. Přitom musí odolávat vnějším vlivům, zejména pak jeho přesnost nesmí být ovlivněna vniknutím nečistot (například třísek z děleného materiálu. V první řadě jsem musel určit místo, kde bude toto zařízení na stroji umístěno. Jestliže musí měřit odchylku kolmosti pilového pásu, musí se nacházet v blízkosti pilového pásu. Použití bezdotykových snímačů pro přímé měření jsem hned v počátku vyloučil, jelikož nelze zaručit jejich spolehlivost. Pilový pás má proměnnou tloušťku a to díky rozvodu zubů na pásu (tak zvané šraňkování). Nebylo by tedy možné pás přesně přímo bezdotykově sledovat. Sledování pilového pásu v materiálu - 2 -
je rovněž velice složité a také velmi nákladné a nepřesné, jelikož se zde nachází velké množství kovových částí a jejich rozeznání senzorem by muselo být velice přesné, aby nedocházelo ke vzniku chyb. Zařízení se tedy musí dotýkat pilového pásu neustále po dobu řezání materiálu aby tak přenášelo vzniklou odchylku na senzor. Pásové pily mají jedno rameno pevné a druhé posuvné. Posuvné rameno je umístěno před materiálem, tedy před vstupem pilového pásu do materiálu. K zajištění správné funkce přístroje tedy musí být jeho umístění na tomto rameni a to v místech mezi vedením pilového pásu a řezaným materiálem zde máme neustálou informaci o kolmosti pásu, který vchází do materiálů. Umístění snímacího mechanismu místo pro umístění snímače Bod dotyku zařízení s pilovým pásem by byl teoreticky nejlepší přesně v místě řezu, toto ale není možné dosáhnout a proto se musí nacházet těsně nad zubem pilového pásu. Zde je v případě vychýlení pásu z kolmého směru hodnota nejpřesnější, jelikož je měřena nejblíže k řeznému místu. - 3 -
bod dotyku Bod dotyku zařízení s pilovým pásem 4. Konstrukce snímacího mechanismu Hřídelka 3 je nalisována do držáku mechanismu 13 a přes dvojici ložisek 2 je uložena kladka 1. Dotyk kladky 1 s pilovým pásem zajišťuje výměnný hrot 6, který je svěrným šroubovým spojením 14 připevněn ke kladce 1. Kladka 1 přenáší výchylku pilového pásu přes distanční nástavec 11, který je přišroubován šrouby 7, na snímací lištu 8. Na snímací liště 8 je připevněn maticí 10 snímací talíř 9, který výchylku pilového pásu přenáší na externě uložený snímací senzor. Odklonění kladky 1 od pilového pásu je zajištěno pomocí hydraulického válce 5, který je zašroubován do držáku mechanismu. Proti hydraulickému válci působí na kovovou kuličku pružina 15. Pružina je zajištěna zátkou 4. Kulička 17 se v případě že dojde k poklesu tlaku v hydraulickém válci 5 (při dokončení řezu) přesune ke stěně kladky a působením pružiny 15 se kladka 1 vychýlí a odkloní se tak od pilového pásu. Jestliže je započat řezný proces je přivedena hydraulická kapalina do válce 5 a ten proti tlaku pružiny 15 odsune kuličku 17 a tím umožní pružině 12 přitlačovat kladku 1 na pilový pás. Obrázek 28 ukazuje stav kdy je kulička 17 přesunuta pružinou 15 do krajní polohy. Následně dojde k přivedení hydraulické kapaliny k válci a ten přesune kuličku ve směru šipky proti pružině 15. Celý mechanismus je přišroubován čtveřicí šroubu 16 k vedení pilového pásu. - 4 -
Navrhované řešení 5. Umístění snímacího senzoru Snímací senzor je v tomto případě použit indukční senzor Bi5-G18K-AP6X vyráběný firmou TURCK. Pro navrhovaný mechanizmus je velice výhodné použít indukčního senzoru pro jeho snadnou montáž a jednoduchou obsluhu. Zároveň indukční senzory nejsou z hlediska pořizovacích nákladů tak náročné jako jsou například optické senzory, nebo ultrazvukové senzory. Indukční senzory bezdotykově a bez opotřebení detekují přítomnost kovových materiálů. Pracují na principu vysokofrekvenčního elektromagnetického pole, které je zatlumováno snímaným předmětem. U standardních indukčních senzorů je toto pole tvořeno LC rezonančním obvodem s jedinou cívkou s feritovým jádrem. Indukční - 5 -
senzory nových konstrukcí pracují na zcela novém principu. Tří cívkový systém bez feritového jádra zajišťuje oproti standardním indukčním senzorům celou řadu výhod pro většinu aplikací. Aby byla zajištěna ochrana senzoru proti vniknutí nečistot a mechanickému poškození je umístěn v ramenu pily. Senzor je našroubován do úchytu a společně s ním je uchycen šrouby na rameni pily. Celé uchycení je potom ještě kryto plechem. Připojené zařízení s viditelným snímačem - 6 -
Připojené zařízení se zakrytovaným snímačem - 7 -
6. Závěr Cílem diplomové práce bylo navrhnout zařízení, které by sledovalo odchylku pilového pásu v procesu dělní materiálu a přitom by bylo možné je konstrukčně umístit do již stávajících částí pásových pil. Navrhl jsem dvě varianty řešení s tím, že je možné využít snímání odchylky jak z hlediska informativního okamžitá informace o probíhajícím stavu pro obsluhu stroje, tak i jako zařízení aktivní, které v návaznosti na používané řídící systémy pil mohou ovlivnit řezné parametry. První varianta bude vhodná pro pily, které budou pod kontrolou obsluhy. Tato varianta je i ekonomicky příznivější v nákladech na výrobu. Druhá varianta bude vhodná tam, kde jsou pily vybaveny pro provoz bez stálé přítomnosti obsluhy stroje. Možnost aktivního ovlivnění řezných parametrů zajistí zpracování zakázek v požadované toleranci i v případech, kdy dochází k postupnému zatupování pilového pásu. Navrhovaná zařízení jsou konstrukčně jednoduchá a nevyžadují speciální seřizování nebo údržbu. Mimo seřizování vzdálenosti senzoru u první varianty. Jak jsem popsal výše, nejedná se o zařízení, které by bylo schopné zaznamenat odchylku v celé řezné délce, ale jedná se o zařízení, které sníží přídavky na dělený rozměr, tím dojde k úspoře materiálu a zároveň i k pozitivnímu ovlivnění následné operace frézování, broušení apod. Samozřejmě i sníží náklady na výrobu. - 8 -