NÁVRH ŘEŠENÍ UPÍNÁNÍ BEZ PORÉZNÍHO MATERIÁLU SVOČ – FST 2011 Bc. Jan Opekar Fa. Hoop www.ho-op.com Velešín nádraží 364 382 32 Česká republika ABSTRAKT Diplomová práce pojednává o současných možnostech upnutí bez porézního materiálu a to konkrétně se zaměřením na problematiku upínání a obrábění tabulí. V úvodní části je popsán současný stav a současné možnosti upínání dílců. Dále pak posouzení vhodnosti jednotlivých variant upnutí pro námi řešené výrobky. Jednotlivé druhy upnutí jsou hodnoceny podle hospodárnosti daného řešení, upínací síly, přesnosti, času výměny a optimálního využití pracovní plochy. Návrh vlastního řešení a realizace upnutí. V závěrečné části je ekonomické zhodnocení jednotlivých variant. KLÍČOVÁ SLOVA Vakuové upínání, upínací deska, tuhé upnutí, šetrné upnutí, přístupnost. ÚVOD Hlavním účelem Při řešení upínání větších formátů desek ve firmě HOOP dochází k řadě problémů. Nejčastěji se jedná o dural AlCuMg, méně častěji pak o ocelové tabule. V současné době je upínání řešeno za pomocí upínek viz obr:1. Tento systém se jeví jako nevhodný pro větší formát tabulí a to zejména kvůli zvýšeným vibracím při obrábění v prostřední části obrobku. Další nevýhodou je snížení přístupnosti pro nástroj a s tím související umístění upínek, které bývá často značně sníženo z důvodů četnosti obráběných prvků na součásti. V neposlední řadě je silový vliv upínek na součást, který způsobuje otlačení součásti.
Obrázek 1: obrobek
VÝBĚR A ZPRACOVÁNÍ VYBRANÉ VARIANTY UPÍNÁNÍ Jako vhodný upínací systém se zdá vakuové upínání. Jeho výhodou je nízká pořizovací cena, malé rozměry, jednoduchost zapojení a rozsah použití. Nevýhodou je malá upínací síla měnící se v závislosti na velikosti dosedací plochy. VOLBA VAKUOVÉ JEDNOTKY Výběr vakuové jednotky je velice důležitou částí při návrhu upínače. Hlavním faktorem ovlivňující efektivnost celého systému je velikost vakua a způsob jakým je dosaženo. Jako pozitivum můžeme vzít v úvahu cenu, velikost a použitelnost pro upínání v kovo průmyslu. PIAB nabízí malé, lehké a velmi výkonné vakuové pumpy řady Chip vhodné pro umístění co nejblíže k místu potřeby vakua. Jejich výkon je dostatečný i pro manipulaci s porézními materiály. Přísavku lze montovat přímo do rozvodové desky pumpy. K dispozici je velké množství modelů a typů pump v kombinaci se třemi typy základních desek z plastu, s jedním typem desky z hliníku a druhým typem provedení pumpy bez desky pro přímou montáž na připravené otvory. Princip vakuových pump PIAB Vakuové pumpy PIAB pracují na patentovaném principu vícestupňového ejektoru. Jako zdroj energie vyžívají stlačený vzduch. Vyznačují se lepším využitím v porovnání s jednostupňovými ejektory, tím i výrazně nižší spotřebou energie. Další předností vakuových pump PIAB je schopnost vytvořit vysoký podtlak (vakuum) při velkém množství nasávaného vzduchu.
Obr. 2 vakuové pumpy Chip [4] Stlačený vzduch je přiveden na vstup (1) dále pak proudí skrz za sebou řazených trysek (2) a tím strhává s sebou okolní vzduch v jednotlivých komorách, které jsou vybaveny uzavíracími klapkami (3). Klapky se uzavřou při dosažení maximálního vakua na výstupu (4). V pohotovostním stavu zůstává pouze první tryska. Tímto způsobem lze šetřit spotřebu stlačeného vzduchu. NÁVRH UPÍNACÍHO ZAŘÍZENÍ Při vakuovém upínaní musí být činná plocha přísavek co největší z důvodů dosažení maximální přítlačné síly. Zároveň však nesmí být snížena přístupnost a přesnost upnutí. Snaha vyhovět těmto požadavkům a navrhnout univerzální upínací systém, vedla k návrhu upínací desky s vakuem, na které je umístěn rastr otvorů s přísavkami. Přísavky lze libovolně přemisťovat dle potřeby, případně snižovat či zvyšovat jejich počet tak, aby byla co největší upínací plocha a přístupnost pro nástroj nebyla snížena. Konstrukce samotné přísavky je řešena co nejhospodárněji z hlediska výroby a je využito normalizovaných dílů v podobě obvodového těsnění dle ČSN 02 9311 a šroubu M8x15 s válcovou hlavou dle ČSN EN ISO 4762.
Obr. 3 přísavka Jako materiál může být použita ocel 14 220 s následnou chemickou tepelnou ůpravou a přebroušením dosedacích ploch, nebo slitiny hliníku řady 6000 a 7000. Volba materiálu musí být volena jednotně pro celý upínací systém z důvodů chemické reakce mezi rozdílnými materiály. Šroub M8 x 15 slouží k přichycení přísavky k upínací desce a zároveň slouží k odvodu vzduchu z přísavky. Proto je nutné v normalizovaném šroubu zhotovit průchozí otvor.
Obr. 5.5 vrtaný šroub M8 x15 Délka šroubu je velice důležitá pro zpřístupnění otvoru pro odvod vzduchu. To je umožněno jen tehdy, je-li šroub připevněn s přísavkou. Další funkcí šroubu je zaslepení nevyužitých pozic na upínací desce, které je dosaženo dosednutím šroubu na těsnění pod vakuovou komoru upínací desky viz obr.5.7.
Obr. 5.6 použití šroubů
Obr.5.7 aktivace a deaktivace pozice upínací desky Upínací deska se skládá ze dvou desek. Ve spodní desce je vyfrézován labyrint spojující otvory horní desky se vstupem pro odsávání. Spodní deska je spojena zapuštěnými šrouby se stolem stroje a zalícována pomocí výměnných per s přídržným šroubem dle ČSN 02 2575.
Obr.5.8. spodní část upínací desky, labyrint
Obr.5.8. spodní část upínací desky, poziční pera Na obr. 5.9. je znázorněna upínací deska s přísavky. Jako další krok je připojení vakuové pumpy s připojením na stlačený vzduch.
obr. 5.9. upínací deska s přísavky Při obrábění může docházet ke ztrátě vakua. Proto by měla být hodnota vakua kontrolována a s okamžitou zpětnou vazbou upravována na požadovanou hodnotu. Tzv. kontrolu hystereze lze zajistit nákupem ejektoru s automatickou kontrolou podtlaku. Za určitých okolností lze propojit tento kontrolní prvek do PLC obráběcího stroje, který by při náhlém poklesu podtlaku zastavil obrábění. ZÁVĚR Návrh jednotlivých způsobů upínání je vždy kompromisem. Stejně tak i v tomto případě tento systém upínání lze použít jen s přihlédnutím na limitující faktory.
PODĚKOVÁNÍ Na tomto místě bych chtěl poděkovat všem, kteří mi pomáhali svými radami, psychickou podporou či materiálně jak při studiu na vysoké škole, tak především při tvorbě této Diplomové práce. Dále děkuji vedoucímu této práce, panu doc. Ing. Jiřímu Česánkovi, Ph.D.. a všem, kteří během mého studia přednášeli. LITERATURA [1] CHVÁLA, B., MATIČKA, R., TALÁCKO, J., Průmyslové roboty a manipulátory. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1990, ISBN 80-03-00361-X [2] MATIČKA, R., TALÁCKO, J., Mechanismy manipulátorů a průmyslových robotů. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1991, ISBN 80-03-00567-1 Jiné zdroje: [3] VAKUUM technik s.r.o.: Reklamní a propagační materiály. Internet: [4] http://www.vakuumtechnik.cz/, VAKUUM technik s.r.o.: Katalogy [5] http://www.smc.cz/, SMC Industrial Automation CZ s.r.o.: Katalogy [6] http://www.mmspektrum.com/, MM Průmyslové spektrum
