Narzędzia szybkiej wymiany przyrządów na prasach

Transkrypt

1 Przegląd Mechaniczny LIX(2000)3, s Narzędzia szybkiej wymiany przyrządów na prasach dr inż. Wstęp Obróbka plastyczna jest postrzegana jako technika wytwarzania odpowiednia dla produkcji masowej. Coraz częściej jednak zakłady przemysłu maszynowego chcąc zdobyć nowe zlecenia podejmują się kształtowania plastycznego wyrobów metalowych w małych partiach produkcyjnych. W rezultacie dochodzi do wielokrotnego przezbrajania pras w ciągu jednej zmiany. Wyposażając prasy w narzędzia do szybkiej wymiany przyrządów można z łatwością sprostać wymogom częstego ich przezbrajania. Jeszcze niedawno takie udogodnienia były osiągalne tylko w przypadku drogich pras najnowszej generacji. Obecnie na rynku pojawia się wiele propozycji pozwalających na modernizację pras dającą znaczne skrócenie czasu przezbrajania. Wymogi redukowania zasobów materiałowych i poszukiwania oszczędności na kosztach magazynowania wymuszają dokonywanie częstych przezbrojeń pras. Opanowanie umiejętności szybkiego przestawiania prasy na produkcję następnego wyrobu staje się więc ważnym czynnikiem podnoszącym konkurencyjność przedsiębiorstwa stosującego obróbkę plastyczną na wydziałach mechanicznych. Środki automatyzujące wymianę oprzyrządowania, odpowiednio dobrane i prawidłowo zastosowane do użytkowanych pras mogą przyczynić się do wyraźnego wzrostu efektywności produkcji. Poniżej podano informacje o dostępnych obecnie rozwiązaniach konstrukcyjnych, przeznaczonych do usprawniania i automatyzowania wymiany oprzyrządowania technologicznego na prasach. Pokrótce opisano ich działanie, omówiono cechy konstrukcyjne i parametry techniczne oraz zasady prawidłowego doboru. Kiedy automatyzować wymianę przyrządów? Ogólny cel wprowadzania automatyzacji w produkcji części maszyn można sformułować następująco: "produkcja części o wysokiej jakości w najkrótszym czasie i przy najmniejszym nakładzie środków i zużyciu energii". Ponieważ urządzenia produkcyjne różnią się między sobą toteż nie ma nic dziwnego w tym, że technologia ich automatyzowania bywa zróżnicowana. Aby uzyskać najlepsze rezultaty należy środki automatyzacji dostosować do określonej techniki wytwarzania i specyfiki urządzeń produkcyjnych. W obróbce skrawaniem już dawno zaczęto czerpać korzyści płynące z szybkiej wymiany narzędzi. Motywacje wdrażania systemów przezbrajania są tam jednak dużo silniejsze. Szczególnie w przypadku toczenia, gdy z uwagi na duże szybkości skrawania i znaczne długości nieprzerwanej drogi skrawania, trwałości noży są niskie. Typowa wymiana narzędzia przeprowadzana jest, gdy nastąpiło dopuszczalne zużycie ostrza skrawającego, mierzone ustaloną uprzednio liczbą wykonywanych zabiegów. W obróbce plastycznej wymiana oprzyrządowania związana jest zazwyczaj z przestawieniem prasy na wykonywanie innego wyrobu. W obu przypadkach wystąpienie awaryjnego zużycia, którym może być wykruszenie lub pęknięcie narzędzia skrawającego/kształtującego, każdorazowo zmusza do wymiany narzędzia. Z uwagi na wykorzystywanie narzędzi specjalnych kształtowanie plastyczne z reguły nie może być kontynuowane. W celu prawidłowego wykorzystania zdolności produkcyjnej prasy należy ją możliwie szybko przygotować do kształtowania następnego wyrobu. (W warunkach produkcji masowej, dla zapewnienia ciągłości wytwarzania wprowadzano wtórniki przyrządów zwane dublerami. Oczywiście przy zmniejszonych partiach produkcyjnych stosowanie dublerów nie znajduje ekonomicznego uzasadnienia). W dalszej części rozważania ograniczone Zakład Obróbki Plastycznej ITM PW 1

2 Automatyzowanie przezbrajania pras zostaną wyłącznie do pras. Jednym ze sposobów automatyzowania tych maszyn produkcyjnych jest uzbrojenie ich w zespoły służące do szybkiej wymiany oprzyrządowania technologicznego. Wymiana taka może odbywać się ręcznie lub automatycznie. Zawsze jednak wymaga wstrzymania pracy stanowiska roboczego. Czas koniecznego przestoju powinien być jak najkrótszy. Niektóre typy pras już od dawna fabrycznie wyposaża się w środki ułatwiające wymianę oprzyrządowania. Na przykład prasy o dużym nacisku i znacznych wymiarach przestrzeni roboczej (jak np. prasy karoseryjne lub wielostopniowe) z uwagi na ciężar przyrządów i pracochłonność ich ustawiania z reguły posiadają wysuwane stoły. Warto jednak rozważyć, czy nie uda się znaleźć rozwiązania, które da odczuwalne korzyści również w obszarze pras uniwersalnych, tych o średnim i małym nacisku. stosuje się belki wysięgowe. Stanowią one przedłużenie stołu prasy. Mogą być na stałe mocowane z dowolnej strony stołu, tak, aby nie utrudniać obsługi prasy. W oferowanych rozwiązaniach przewidziano również konstrukcję belek zdejmowanych lub odchylanych na zawiasach. Belki zdejmowane po założeniu przyrządu w ogóle nie blokują dostępu do prasy. Jeden taki zestaw może być użyty do przezbrajania wielu pras. Na rys.1 pokazano przykład zastosowania belek wysięgowych do ułatwienia wprowadzania przyrządu do przestrzeni roboczej prasy. Środki automatyzacji przezbrajania Do podstawowych środków technicznych, stosowanych obecnie dla ułatwienia przezbrajania pras należy zaliczyć: a) belki wysięgowe, b) listwy z elementami tocznymi, c) płyty stołu z elementami tocznymi, d) stoły stałe lub przenośne, e) wózki narzędziowe różnych typów, f) elementy ustalające i oporowe, g) dociski szybkomocujące ręczne, pneumatyczne i hydrauliczne, h) stacje kontroli i uzbrajania przyrządów, i) magazyny do przechowywania przyrządów. Poniżej pokrótce omówiono poszczególne pozycje po czym przedstawiono niektóre funkcjonalne zestawy tych elementów, które stanowią propozycję usprawnienia wymiany narzędzi dla małych i średnich pras. Belki wysięgowe Przyrządy do obróbki plastycznej zazwyczaj mają własne prowadzenie elementów kształtujących - stempli i matryc. Z tego powodu mogą łatwo być przemieszczane w całości. Takie zwarte i ciężkie zespoły chętnie przenoszone są za pomocą uniwersalnych środków transportu wewnętrznego, takich jak suwnica czy wózek widłowy. Aby ułatwić zdejmowanie i zakładanie na prasie, w ten sposób przemieszczanych przyrządów, Rys. 1 Zastosowanie belki wysięgowej do wymiany przyrządu na prasie Powierzchnia transportowa belek wyposażona jest w elementy ułożyskowane tocznie, co zmniejsza do minimum opory związane z przesuwaniem przyrządu. Swobodny koniec belki zaopatrzony jest w odchylany pazur spełniający rolę ogranicznika zabezpieczającego przyrząd przed przypadkowym zsunięciem. Mocowanie belek wymaga przykręcenia bloku montażowego na stałe do obrzeża stołu prasy (rys.2). Parametrami charakteryzującymi belki jest wielkość wysięgu, maksymalne obciążenie pojedynczej belki oraz maksymalna prędkość osadzania ciężaru na belkach. Wysięg oferowanych belek dochodzi do 1m. Nośność sięga 15kN, a dopuszczalna prędkość osadzania przyrządu o maksymalnym, znamionowym dla danej belki ciężarze, 50mm/sek. Listwy transportowe Przezbrajanie prasy nieodłącznie związane jest z przesuwaniem ciężkiego przyrządu po powierzchni stołu. W celu ułatwienia przemieszczania ciężkich przyrządów od krawędzi stołu do położenia roboczego w centralnej części przestrzeni roboczej, stosuje się listwy transportowe. Listwy takie zaopatrzone są w elementy ułożyskowane tocznie, które unoszą przyrząd ponad powierzchnią stołu prasy. 2

3 Dobierając listwy transportowe należy wziąć pod uwagę maksymalny ciężar stosowanych przyrządów, wielkość stołu prasy i wymiary rowków teowych. Oprócz wymiarów gabarytowych ważnymi parametrami listew są ich nośność i podziałka osadzenia elementów tocznych. Nośność bywa określana przez podanie wartości unoszonego ciężaru na 100mm odcinku długości listwy. W przypadku ekonomicznych rozwiązań, w których do unoszenia zastosowano sprężyny, sięga ona 1,5kN na każde 100mm. Listwy z elementami sprężystymi nie wymagają instalowania dodatkowych zródeł energii i mogą śmiało być stosowane we wszystkich prasach uniwersalnych. Rys. 2 Typy belek wysięgowych : a) stała; b) uchylna W celu wyjaśnienia działania na rys.3 pokazano przekroje poprzeczne poprowadzone przez element toczny i element unoszący listwę. a) b) Rys. 3 Zastosowanie listwy transportowej do wymiany przyrządu na prasie: a) budowa listwy; b) współdziałanie z dociskami Pierścień wewnętrzny elementu tocznego - a jest nim łożysko kulkowe - zamocowany jest przy użyciu kołka do bocznych ścianek listwy. Pierścień zewnętrzny wystaje ponad listwę na zadaną wysokość unoszenia. W tym przypadku pancerz listwy unoszą sprężyny wsparte poprzez nakrętkę na sworzniu z gwintem. Sworzeń oprócz oparcia służy do regulacji wysokości unoszenia. Jak widać listwy umieszczane są w rowku teowym, wznosząc przyrząd ponad powierzchnię stołu prasy na wysokość ok. 2mm. Szczelina ta jest likwidowana w chwili mocowania przyrządu (siłą wywieraną przez dociski ściągające przyrząd do stołu). Listwy wymagają dodatkowego zabezpieczenia przed niekontrolowanym przemieszczeniem wzdłuż rowków teowych. Przykład wykonania takiego zabezpieczenia pokazano na rys.4. Rys. 4 Przykład zamocowania listwy w rowku teowym Inaczej jest w przypadku podobnie działających listew, w których do unoszenia przewidziano siłowniki hydrauliczne. Z uwagi na większe gabaryty wymagają one specjalnego osadzenia. Układane są w rowkach o szerokości co najmniej 27mm (pasowanie obrotowe bardzo luźne) i głębokości 45mm. Elementy toczne łożyskowane są tu ślizgowo. Siła przesuwania dochodzi więc do kilku setnych ciężaru przemieszczanego przyrządu. Dobierając listwę należy rozważyć również dopuszczalne obciążenie pojedynczej rolki, które gdy zostanie przekroczone może uszkodzić ją w sposób trwały. Rolki zabezpieczane są przed wciąganiem kurzu, drobin metalu i innych zanieczyszczeń stałych przez specjalne zgarniacze. Standartowe ich uniesienie waha się w granicach od 3mm do 4mm. Podnoszenie następuje w wyniku podania ciśnienia cieczy roboczej, opuszczenie zaś przez połączenie cylinderków ze zbiornikiem. Przy rozmiarach listwy 27mm x 45mm i ciśnieniu 245bar siła podnoszenia wywierana przez jeden cylinderek może dochodzić do 5kN. Płyty stołu 1 - śruba 2 - kątownik 3 - listwa 4 - łożysko 5 - sprężyna Płyta stołu prasy należy do akcesoriów zazwyczaj zamawianych razem z nową prasą, niż wykonywanych jako element uzupełniający prasę już użytkowaną. Wyposażenie płyty w elementy ułożyskowane w obu kierunkach płaszczyzny stołu (np. użycie kuli w miejsce rolki) pozwala na wyjątkowo łatwe pozycjonowanie przyrządu przed jego zamocowaniem w pozycji roboczej. Zakład Obróbki Plastycznej ITM PW 3

4 Automatyzowanie przezbrajania pras Specjalne płyty stołu prasy znajdują zastosowanie w przypadkach braku możliwości modyfikacji stołu prasy, koniecznej dla zamontowania systemu szybkiej wymiany oprzyrządowania (np. rowki teowe w układzie krzyżowym). Jak wspomniano wcześniej posadowienie niektórych listew transportowych może wymagać wykonania specjalnych rowków w podłożu. Przygotowanie płyty polega w takim przypadku na nacięciu rowków wzdłuż kierunku, w którym wprowadzane będą przyrządy. Może również być związane z wykonaniem w niej innych wycięć w celu osadzenia nie tylko elementów ułatwiających przemieszczanie przyrządów, ale ich ustalanie i mocowanie do stołu prasy. Zespoły takie omówione będą w dalszej części wykładu. jednoczesnego umieszczenia na stole dwóch przyrządów, daje znaczne ułatwienie ich wymiany. Przyrząd nowy pozycjonuje się w jednym końcu stołu. a) Stoły Istnieje wiele odmian stołów, które mogą być użyte do usprawniania wymiany oprzyrządowania na prasach. Najprostszym rozwiązaniem jest stały stół o wysokości dostosowanej do położenia stołu prasy, ustawiony z boku lub z tyłu prasy. Na rys.5a pokazano wykorzystanie takiego stołu do uzbrajania przyrządu przy jednej z pras pracujących w linii. Przygotowany przyrząd szybko i pewnie wprowadzany jest do przestrzeni roboczej. Łatwość pozycjonowania zapewniona jest przez trwałe związanie stołu z prasą. Stół na obu krawędziach posiada prowadnice ślizgowe lub toczne. Wymieniany przyrząd porusza się na elementach tocznych umieszczonych w listwach. W przypadku ciężkich przyrządów stół wyposażony jest we własny układ do ich pzesuwania. Na rys.5b pokazano blat stołu z prowadnicami, listwami i jednostką transportową typu śruba-nakrętka, napędzaną elektrycznie. Inną opcją jest stół zbudowany na planie litery "T" (rys.6). Zawiera on trzy stacje do przechowywania trzech różnych przyrządów. Stół ze stacjami ulokowany jest za prasą, równolegle do stołu prasy i łączy się z nią poprzez transporter i belki wysięgowe. Stary przyrząd wyprowadzany jest na wolną stację stołu ustawioną na przeciw transportera. Nowy przyrząd w tym czasie spoczywa na jednym z końców trójpozycyjnego stołu. Gdy tylko stary przyrząd znajdzie się na stole, jego blat przesuwany jest tak, aby naprzeciw transportera znalazł się przyrząd nowy. Przyrząd ten może być niezwłocznie wprowadzony do prasy, pozycjonowany i zamocowany, a produkcja nowego wyrobu natychmiast uruchomiona. Schemat działania tego typu stołu przedstawia rys.6. Na rys.7 pokazano stół stały z blatem obrotowym uzbrojonym w listwy transportowe. Odpowiednia długość listew, zapewniająca możliwość b) Rys. 5 Stoły do wymiany ciężkich przyrządów: a) uzbrajanie przyrządu obok prasy; b) napęd przesuwu przyrządu Na czas przezbrajania listwy są ustawiane w położeniu takim, aby stanowiły przedłużenie belek wysięgowych stołu prasy. Odmocowany, stary przyrząd wycofuje się z przestrzeni prasy i przemieszcza na wolną połowę stołu. Następnie blat obraca się, umożliwiając łatwe wprowadzenie nowego przyrządu do prasy. Stary przyrząd spoczywający na stole nie musi być natychmiast odprowadzany do magazynu. Może nawet oczekiwać w tym miejscu na wznowienie produkcji przy jego użyciu na tej samej prasie. 4

5 Rys. 6 Schemat stołu z trzema stacjami odkładczymi występują w rozmaitych rozmiarach i konfiguracjach, począwszy od najprostszych - zazwyczaj zaadaptowanych do tego celu ogólnego przeznaczenia wózków transportowych - do zautomatyzowanych pojazdów bezzałogowych. Na rys.8 pokazano kilka typów prostych wózków przystosowanych do przewozu przyrządów. Wszystkie zapewniają wysoki stopień manewrowości. Wyposażone są w hydrauliczny podnośnik blatu działający w zakresie co najmniej 500mm. Wózki na rys.8b i rys.8d, posiadające listwy toczne, najlepiej przygotowane są do wymiany przyrządów na prasach. Ostatni wózek (rys.8d) wyposażony jest dodatkowo w blat obrotowy, skręcany w zakresie 180. Jest to pojazd z napędem akumulatorowym do przewozu dwóch przyrządów o łącznej masie do 2000kg. Wymiana przyrządu przy jego użyciu odbywa się bardzo podobnie, jak w przypadku stołu z blatem obrotowym. Rys. 7 Wymiana przyrządu przy użyciu stołu z blatem obrotowym Stół wyposażony w urządzenie do zmiany wysokości położenia blatu może być użyty do obsługi dwóch sąsiadujących ze sobą różnych (pod względem wysokości położenia stołu) pras. Taki stół przystosowany do przenoszenia za pomocą suwnicy lub wózka widłowego może służyć jako miejsce odkładcze dla ciężkich przyrządów przy dowolnej prasie w całej hali produkcyjnej. Wózki narzędziowe Stosowanie wózków narzędziowych uważane jest za najbardziej zaawansowaną formę szybkiej wymiany oprzyrządowania na prasach. Wózki Rys. 8 Wózki do ręcznej wymiany przyrządów na prasach: a) z blatem stałym, b) z listwami, c) z wałkami, d) z blatem obrotowym Na rys.9 pokazano propozycję specjalnego wózka narzędziowego do przenoszenia przyrządów o gabarytach 3 x 2,5m. Jako, że posiada on wbudowany podnośnik hydrauliczny może obsługiwać kilka pras o różnej wysokości stołu. Do transportu przyrządu o wadze 12 ton wystarczy użycie standartowego 1,5 tonowego wózka widłowego. Wózki dostawiane do prasy w celu jej przezbrojenia są pozycjonowane do poziomu stołu i łączone z nim w sposób zapewniający bezawaryjne przemieszczanie przyrządu. Aby zapewnić prawidłową obsługę wszystkich pras przez jeden typ wózków wymagane jest stosowanie jednolitego mechanizmu Zakład Obróbki Plastycznej ITM PW 5

6 Automatyzowanie przezbrajania pras sprzęgającego. pracowników zaangażowanych przy przezbrajaniu do jednej osoby, a czas wymiany zmniejsza do zaledwie kilku minut. Rys. 9 Wózek do wymiany przyrządów ciężkich, przemieszczany za pomocą wózka widłowego Innym popularnym rozwiązaniem jest stosowanie systemów z wózkami szynowymi. Jest to optymalny sposób automatyzowania wymiany przyrządów dla dużych pras, wokół których jest niewiele miejsca, zwłaszcza pras ustawionych w linii. W celu instalacji tego systemu, z jednej strony prasy w podłodze układane są szyny, po których porusza się wagon narzędziowy. Pierwsza zasada automatycznej wymiany narzędzi polega na tym, że czynności przygotowawcze do wymiany są wykonywane w czasie, gdy maszyna jeszcze pracuje wykorzystując poprzedni przyrząd. Czas tracony na wymianę przyrządu powinien być odpowiednio krótki. Z tego powodu najkorzystniejsze jest użycie wagonów z dwoma stacjami odkładczymi, które umożliwiają jednoczesne ulokowanie dwóch przyrządów. Na rys.10 pokazano cztery stadia wymiany przyrządu przy użyciu wagonu posiadającego dwie stacje odkładcze. Rys.10a przedstawia stan wyjściowy. Nowy przyrząd przygotowany do produkcji spoczywa na wózku, a stary znajduje się w przestrzeni roboczej prasy. Wagon podsuwany jest do prasy, pozycjonowany i sprzęgany ze stołem w pozycji pozwalającej na wysunięcie starego przyrządu (rys.10b). Następnie wagon przesuwany jest tak, aby można było wprowadzić do prasy przyrząd nowy (rys.10c). Po zakończeniu przezbrajania wagon wraz ze starym przyrządem powraca do pozycji wyjściowej (rys.10d), gdzie z dala od prasy można zająć się świeżo wyjętym przyrządem. Narzędziowe pojazdy szynowe napędzane są silnikami elektrycznymi. Napęd jezdny wagonu i napęd układu przemieszczającego przyrząd są rozdzielone. Użycie systemu pokazanego na rys.11 redukuje liczbę Rys. 10 Przebieg wymiany przyrządu przy użyciu podwójnego wagonu narzędziowego: a) położenie wyjściowe, b) zdejmowanie starego przyrządu, c) wprowadzenie nowego przyrządu; d) położenie końcowe Projektując zastosowanie systemu szynowego trzeba rozważać ciężar przenoszonych przyrządów, ich największe wymiary (długość, szerokość), wysokość położenia stołu prasy, całkowitą drogę przebywaną przez wagon oraz odstęp między prasą a szynami jezdnymi. Ta ostatnia wielkość wpływa na długość drogi przemieszczania przyrządu. Powinna ona być możliwie krótka, aby belki wysięgowe tworzące pomost między stołem prasy a blatem wagonu (rys.11) nie były nadmiernie długie. Elementy ustalające i oporowe Ustalając położenie przyrządu w przestrzeni roboczej prasy bierze się pod uwagę zarówno czynniki technologiczne, jak i geometryczne. Na wybór tego położenia z jednej strony ma wpływ punkt działania wypadkowej siły kształtowania. Z drugiej strony poprzez dobór usytuowania trzeba zapewnić 6

7 prawidłowe działanie urządzeń pomocniczych (dociskacze, wypychacze, ściągacze), biorących napęd również od elementów roboczych prasy. wprowadzenie czopa w otwór ustalający wykonany w suwaku prasy. Dla ustalenia położenia kątowego przyrządu wystarczającym uzupełnieniem jest dodatkowy zderzak, pilot bądź kołek wprowadzany w odpowiedni otwór jednej z płyt przyrządu przed jego zamocowaniem. Przykład rozwiązania konstrukcyjnego dla tego typu układu szybkiego mocowania pokazano na rys.13. Rys. 11 System szybkiej wymiany przyrządów z wagonem narzędziowym Rys. 12 Przykłady elementów prowadzących i ustalających przyrząd w płycie stołu Istnieją dwa podstawowe sposoby dopasowania geometrycznego położenia przyrządów do potrzeb technologicznych. Pierwszy polega na odpowiednim rozłożeniu narzędzi kształtujących względem płyty dolnej o wymiarach i kształcie dostosowanym do mocowania na wybranej prasie. Drugi zaś polega na wyborze odpowiedniego miejsca osadzenia czopa mocującego w płycie górnej przyrządu. Aby dostosować się do tych wymogów stosuje się następujące metody ustalania przyrządów przy ich wprowadzaniu do przestrzeni roboczej prasy: a) prowadzenie na krawędziach bocznych płyty dolnej przyrządu b) prowadzenie przy użyciu specjalnych rowków wykonanych w płycie dolnej c) bazowanie przy użyciu czopa osadzonego w płycie górnej. Dwie pierwsze metody znajdują powszechne zastosowanie w systemach automatycznej wymiany oprzyrządowania. Trzecia jest typowym rozwiązaniem używanym przy ręcznym przezbrajaniu pras o mniejszym nacisku. W systemach zautomatyzowanych w stole prasy osadza się kamienie lub wkładki prowadzące, współpracujące z rowkami albo prowadnice współpracujące z bocznymi krawędziami płyt dolnych przyrządów. Elementy, których przykłady pokazano na rys.12, w powiązaniu ze zderzakami ograniczającymi przesuw przyrządu w głąb prasy w sposób jednoznaczny ustalają jego położenie w przestrzeni roboczej. Przy przezbrajaniu ręcznym wymagane jest Rys. 13 Użycie czopa do ustalenia położenia przyrządu względem suwaka prasy Dociski szybkomocujące W celu usprawnienia wymiany przyrządów tradycyjne dociski mechaniczne (teowe śruby mocujące, łapy dociskowe i ich podpórki) zastępowane są przyciskami szybkomocującymi. Przyciski te mogą być napędzane ręcznie, pneumatycznie, hydraulicznie i elektrycznie. Biorąc pod uwagę spełniane funkcje można dokonać następującego podziału przycisków Zakład Obróbki Plastycznej ITM PW 7

8 Automatyzowanie przezbrajania pras szybkomocujących odpowiednich do zastosowania w systemach automatycznej wymiany przyrządów: - elementy, w których siła docisku wywierana jest bezpośrednio przez użyty napęd, - elementy, w których siła docisku wywierana jest za pośrednictwem elementu sprężystego, a użyty napęd ma za zadanie zwolnić nacisk, - elementy, w których siła docisku wprawdzie wywierana jest przez użyty napęd, ale poprzez zastosowanie mechanizmu samohamownego docisk może trzymać przedmiot bez czynnego udziału napędu, który potrzebny jest tylko do zwolnienia docisku. Jedynie pierwsza grupa docisków wymaga zastosowania ciągłego nadzorowania siły dociskającej, gdyż tylko w tym przypadku awaria układu napędowego spowoduje zanik siły. W praktyce jednak poprzestaje się na wymaganiu, aby w przypadku wyłączenia układu automatycznego nadzoru (np. przełączenie na cykl ustawczy, stan remontowy) ewentualna awaria napędu docisków nie spowodowała ich całkowitego rozłączenia, grożącego np. opadnięciem płyty górnej przyrządu. docisku 1 z głowicą dociskową 2 z głowicą obrotową 3 z dźwignią dwuramienną / odmiany Poniżej przedstawiono kilka przykładów różnych docisków szybkomocujących. Większość z propozycji zakłada współpracę docisków z rowkami teowymi w stole prasy, suwaku lub płytach przyrządów. Biorąc pod uwagę użyte rozwiązanie konstrukcyjne można wyróżnić kilka rodzajów docisków szybkomocujących, które zestawiono w tablicy 1. Na rys.14 pokazano prosty przycisk z głowicą dociskową uruchamiany ręcznie. Składa się on ze zwykłej śruby teowej i specjalnej nakrętki z zaciskiem mimośrodowym. Nakrętka (głowica dociskowa) jest wstępnie dokręcana ręcznie po czym przez obrót kluczem oczkowym trzpienia mimośrodowego o 180 załączana jest nominalna siła docisku dochodząca do 300kN. Wadą docisków uruchamianych ręcznie jest towarzyszące mocowaniu nierównomierne opuszczanie się przyrządu, uniesionego na listwach transportowych, co może grozić utratą poprawności centrowania przyrządu. Jak wspomniano w większości przypadków do mocowania przyrządów wykorzystuje się obecność rowków teowych. Dociski mogą być w nie wkładane ręcznie i w taki też sposób dosuwane do płyty przyrządu. Niektóre firmy oferują układy automatycznego wprowadzania docisków. W tablicy 2 zamieszczono kilka przykładów rozwiązań konstrukcyjnych napędu przemieszczenia docisku. Tablica 1. Rodzaje docisków szybkomocujących 4 z siłownikiem dociskowym Oprócz zwiększenia niezawodności rozwój mocowadeł idzie w kierunku łączenia w jednym urządzeniu różnych funkcji, jakie powinny spełniać układy wymiany przyrządów. Na rys. 15 zaprezentowano propozycję listwy transportowej, która wprowadzona w rowki teowe płyt stołu i przyrządu służy do ich wzajemnego prowadzenia. Jednocześnie posiadając wbudowane siłowniki hydrauliczne służy do mocowania przyrządu. Tablica 2 Sposoby realizacji przemieszczania docisków Lp Przeniesienie napędu Rodzaj napędu 1 pasek zębaty elektryczny 2 trzpień z siłownikiem pneumatyczny 3 łańcuch z siłownikiem pneumatyczny 4 śruba pociągowa elektryczny Lp Rodzaj Przykłady wykonania 8

9 a) środki techniczne i realizowane zadania są inne. Rys. 15 Teowe listwy transportowo mocujące b) Podstawowym zadaniem stanowiska ustawczego jest otwieranie (i późniejsze składanie) przyrządów przeznaczonych do kształtowania na prasach. Na rys.16 pokazano pracę takiego stanowiska. Głównym jego elementem jest manipulator pozwalający na łatwe rozdzielanie górnej części przyrządu od dolnej. Rys. 14 Docisk ręczny z nakrętką z zaciskiem mimośrodowym; a) widok ogólny, b) przekrój osiowy Stacje kontroli i uzbrajania przyrządów Potrzeba ustawiania coraz większej liczby różnych przyrządów poza prasą, stwarza konieczność zastosowania uniwersalnych stanowisk ustawczych, na wzór maszyn ustawczych budowanych w celu ustawiania pojedynczych narzędzi skrawających na zadany wymiar obróbkowy w oprawkach mocujących lub kompletów narzędzi w wymiennych głowicach. Jednakże z uwagi na odmienną specyfikę obróbki plastycznej stosowane przy ustawianiu tłoczników Rys. 16 Wyposażenie stanowiska ustawczego Magazyny do przechowywania przyrządów Na sposób, w jaki przyrządy są magazynowane decydujący wpływ ma ich wielkość. Przyrządy małe i średniej wielkości mogą być przechowywane w magazynach wysokiego składowania (rys.17). Zakład Obróbki Plastycznej ITM PW 9

10 Automatyzowanie przezbrajania pras numerycznie centrum obróbczym. Punktem wyjścia do budowy takich komórek jest zainstalowanie przy prasach systemów szybkiej wymiany przyrządów. Poniżej podano dwa przykłady takich systemów dedykowanych dla pras uniwersalnych. Rys. 18 Uniwersalny manipulator magazynowy do przenoszenia rozmaitych przedmiotów na paletach Rys. 17 Wielopoziomowy magazyn do przechowywania przyrządów średnich i ciężkich Obecnie, z uwagi na duże rozpowszechnienie technik komputerowych obserwuje się tendencje do składowania różnych przedmiotów w jednym magazynie, szczególnie tych powiązanych ze sobą technologicznie. W obróbce plastycznej z uwagi na duży udział procesów jednozabiegowych uzasadnione jest wspólne składowanie przyrządów i wyrobów gotowych, a nawet materiału wyjściowego (np. taśm w kręgach). W tym kontekście ważnego znaczenia nabiera zagadnienie identyfikowania i wyszukiwania potrzebnych w danej chwili przedmiotów zgromadzonych w jednym magazynie. Prawidłową pracę takiego magazynu mogą zapewnić dobrze przemyślany system identyfikowania obiektów - odpowiednio dostosowany do specyfiki wielooperacyjnych procesów kształtowania plastycznego - oraz sprawnie działający manipulator pobierający żądane przedmioty z dużego magazynu. Propozycję takiego manipulatora pokazano na rys.18. Systemy szybkiej wymiany przyrządów dla pras uniwersalnych Na rys.19 pokazano tani zestaw, składający się belek wysięgowych, listew transportowych i zacisków hydraulicznych, które w tym układzie mogą być zastąpione dowolnymi dociskami szybkomocującymi obsługiwanymi ręcznie. Rys. 19 Zestaw prostych narzędzi ułatwiających wymianę przyrządów na prasach wysięgowych Na rys.20 zamieszczono propozycję do mocowania przyrządów centrowanych w suwaku za pomocą czopa. Kombinacja szybkiej wymiany przyrządów z nadzorowanym komputerowo systemem magazynowym do przechowywania i wyszukiwania potrzebnych w danej chwili obiektów zmienia linię/gniazdo pras w pełni elastyczną komórkę produkcyjną, porównywalną z sterowanym 10

11 Rys. 20 Przyrząd zamocowany w przestrzeni roboczej prasy przy użyciu zespołu zacisków szybkomocujących Podsumowanie Zmniejszanie się partii produkcyjnych sprawia, że bardziej efektywne od gromadzenia zapasów materiałowych staje się częste przezbrajanie pras w celu wykonania małych partii wyrobów. W wykładzie zaprezentowano sprawdzone i szeroko stosowane rozwiązania usprawniające wymianę przyrządów na prasach. Przy ich użyciu możliwe staje się automatyzowanie przezbrajania pras, co jeśli wprowadzane umiejętnie da znakomite rezultaty w postaci podniesienia efektywności. Wykład ma za zadanie przedstawić dostępne środki automatyzacji wymiany oprzyrządowania na prasach i zapoznać z ich przeznaczeniem i zasadami prawidłowego doboru. LITERATURA Ilustracje zaczerpnięto z prospektów następujących firm: - Spansole Productions-Technik, Szwajcaria - Andreas Maier GmbH, Niemcy - AIOI Inc., Japonia - Fjellman Press AB, Szwecja - Hilma Romheld GmbH, Niemcy - Herwo Die Chanding AB, Szwecja - Jacob GmbH, Niemcy Zakład Obróbki Plastycznej ITM PW 11