Průmysl 4.0 v praxi – softwarové teplotní kompenzace Otakar Horejš, Martin Mareš 7.6. 2018, Trenčín - Setkání obchodních ředitelů

Softwarové teplotní kompenzace Proč: důsledkem vznikajícího tepla ve strojích dochází k teplotní deformaci stroje, což významně ovlivňuje výrobní přesnost stroje (40 – 70 %) prakticky ve všech oblastech průmyslu se neustále zvyšující se požadavky na výrobní přesnost strojů resp. přesnost obrobků finanční úspory (provoz stroje) Dřívější a současná situace: temperování stroje ruční korekce obsluhou dotykové sondy primitivní modely SW teplotních kompenzací Pokročilé SW teplotní kompenzace automobilový, letecký, zdravotnictví atd. =>Taniguchi – vývoj přesnosti technologií finanční úspory - minimalizace teplotních chyb je možná i dalšími přístupy (konstrukce: nekonvenční materiály, aplikace chlazení, klimatizované haly apod. ), to však přináší větší náklady, navíc trend v minimalizaci chlazení – ekologické suché či MQL obrábění jenž generuje více tepla Dřívější a současná situace: Temperování stroje – běh stroje bez obrábění, extra náklady Ruční korekce obsluhou – zkušená obsluha Dotykové sondy – nutnost přerušení obráběcího procesu z důvodu měření = prostoje Primitivní modely SW teplotních kompenzací = nejsou dostatečně robustní pro široké spektrum pracovních podmínek, multifunkčnosti strojů atd… Pokročilé SW teplotní kompenzace

Princip a výhody softwarové teplotní kompenzace Princip a vazba na Průmysl 4.0 Přídavná senzorika na strojích (teplotní čidla) Využití otevřenosti průmyslových standardů (využití NC dat atd.) Složitější matematické modely nemožnost zjištění přesné deformace měřením bez nutnosti přerušení obrábění korekce je superponována k požadované poloze osy Princip a vazba na Průmysl 4.0 Přídavná senzorika na stroji (teplotní čidla) Využití otevřenosti průmyslových standardů (využití NC dat atd.) Složitější matematické modely (korekce je superponována k požadované poloze dané osy): nemožnost zjištění přesné deformace měřením bez nutnosti přerušení obrábění vede k využití Model beží na pozadí, je aktualizován dle měřených údajů a získáváme z něj hodnoty, které jsou reálně neměřitelné, ale uvnitř modelu posunuti pčítáme) Výpočet v reálném čase… Unikátní struktura modelu SW kompenzací teplotních chyb (RCMT, ČVUT v Praze) Výhody a přínosy pro zákazníka zlepšení přesnosti stroje o více než 75% snížení provozních nákladů

KOVOSVIT MAS: multifunkční centrum MCU 700 Přídavná teplotní čidla pro nepřímou identifikaci teplotních chyb stroje Využití otevřenosti ŘS Heidenhain/Siemens: implementace modelu pomocí jazyka Python/SCL Otevřenost SW

KOVOSVIT MAS: vývoj na řadu dalších strojů Minimální finanční náklady na extra HW vybavení Možnost implementace modelu pomocí externího PAC (např. cRIO od NI) rozšířené možnosti průmyslové komunikace větší množství sensoriky, zpracovávaných úloh a dat (big data) dálkový přístup webserver atd. rozšířené možnosti průmyslové komunikace (Profinet, Ethernet, UDP atd.) větší množství sensoriky, zpracovávaných úloh (spotřeba, vytíženost stroje, potlačení vibrací atd.) a dat (big data) dálkový přístup Webserver Atd.

KOVOSVIT MAS: verifikace metody „Teplotní matice“ 92 % redukce teplotních chyb v porovnání s počátečním (nekompenzovaným) stavem

TAJMAC-ZPS: vícevřetenový automat TMZ 642 CNC Jednotlivé zdroje tepla se navzájem silně ovlivňují Kritická je teplota rotujícího bubnu Vývoj bezdrátového měření teplot na rotujícím bubnu s bezkontaktním napájením diagnostický systém hlídající přesažení kritické teploty teplota bubnu použita jako vstup do modelu SW teplotních kompenzací Jednotlivé zdroje tepla se navzájem silně ovlivňují (vřetena, jejich motory, chladící a řezná kapalina, řezný proces) Kritická je teplota rotujícího bubnu (přijímací/vysílací Qi antény)

TAJMAC-ZPS: vícevřetenový automat TMZ 642 CNC Zpřesnění průměrů obrobků v čase o 70% vzhledem k nekompenzovanému stavu Testování funkčnosti kompenzačního algoritmu v reálném 3 směnném provozu u zákazníka TAJMAC-ZPS (Novibra, Boskovice)

Úspěšné aplikace na řadě českých obráběcích strojů Vertikální obráběcí centrum MCV 1000 Pětiosé obráběcí centrum MCU 1100 Pětiosé obráběcí centrum MCU 700 Horizontální obráběcí centrum H50 Horizontální obráběcí centrum H80DD (prototyp) Šestivřetenový soustružnický automat TMZ642CNC V letošním roce je plánován vývoj pro stroj stroje TOS Varnsdorf WHT110 Sinumerik 840D sl a začlenění funkce SW teplotní kompenzace do TOSCONTOL (nadstavbový komplexní systém pro správu stroje) Horizontální obráběcí centrum FUEQ 125 Efektiv Svislý soustruh EXPERTURN 3000

Závěr Průmysl 4.0 není prázdný pojem pojmenování toho, co přirozeně vznikalo na základě požadavků na zlepšení a zlevnění výroby Softwarové teplotní kompenzace jsou jedním z mnoha příkladů reálného využití konceptu Průmyslu 4.0 Zpřesnění výroby s ohledem na multifunkčnost strojů (široké spektrum operací, výměnné frézovací hlavy atd.) Bylo představeno několik případů aplikace softwarových teplotních kompenzací na strojích českých výrobců obráběních strojů Další aplikace: identifikace zdrojů tepla, diagnostika, řízení chladících okruhů atd. Další aplikace ve vazbě na teplotně-deformační chování strojů a koncept Průmyslu 4.0: identifikace zdrojů tepla – diagnostika (sledování), případně využití v řízení chladících okruhů atd.

Děkuji za pozornost Ing. Otakar Horejš, PhD. O.Horejs@rcmt.cvut.cz 00420 605 205 932