Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Číslicové indikace polohy ANILAM

Automa 7/2000

Ing. Zdeněk Kupeček,
ELPA KUPEČEK, spol. s r. o.

Číslicové indikace polohy ANILAM

Číslicové indikace polohy tvoří velmi užitečné příslušenství moderních konvenčních obráběcích strojů a jsou též výrazným modernizačním prvkem u starších obráběcích strojů, kde nahrazují původní optická odečítací pravítka s noniem. Montáží indikace polohy se obsluha konvenčních strojů stává výrazně efektivnější. Indikace polohy tak vnášejí do technologie obrábění novou užitnou kvalitu.

Významným, celosvětově uznávaným výrobcem číslových indikací polohy je americká firma ANILAM, sídlící v Miami (USA).

Obr. 1.

ANILAM začal svoji průkopnickou historii inovací a získáváním špičkové pozice v kovoobráběcím průmyslu v druhé polovině šedesátých let, kdy se společnost dostala na vedoucí místo v nabídce číslicových indikací polohy pro konzolové frézky. V roce 1977 se stal první společností, která nabízela programovatelné indikace polohy vybavené mikroprocesorem a vnitřní pamětí. Krátce poté učinil další významný krok: vyrobil a uvedl na trh svůj první přesný lineární snímač se skleněnou stupnicí chráněnou proti znečištění. Protože lineární snímače se skleněnou stupnicí vynikají přesností, spolehlivostí, tuhostí a spolehlivou ochranou před znečištěním, soustředil se ANILAM na tuto technologii a zůstává u ní i nadále.

Nyní, po více než třiceti letech působení v oboru, přichází na trh s novou řadou číslicových indikací polohy s označením Wizard, u kterých se klade důraz na uživatelskou vlídnost a vysoké užitné vlastnosti. Nenáročná obsluha v kombinaci s mnoha funkcemi byla vždy puncem této firmy. Číslicové indikace a optoelektronické snímače nové generace umožňují uživateli snadno nalézt optimální odměřovací systém pro požadovanou aplikaci. K dispozici jsou indikace se základními funkcemi, s rozšířenými možnostmi funkcí a programovatelné indikace pro až čtyři osy. Dialogová obsluha indikace Wizard pomáhá při obsluze a zjednodušuje složité pracovní postupy. Integrovaný software umožňuje uživateli využívat mnohé výpočetní funkce potřebné při obrábění.

Číslicové indikace Wizard jsou schopny významně uspořit dobu obrábění, a zvýšit tak produktivitu práce např. při výpočtu vrtání otvorů v řadě, v mřížce nebo po obvodu kruhu či při soustružení kuželové plochy. K dispozici jsou i funkce zrcadlení obrazce, funkce kompenzace mírného pootočení, jež umožňuje redukovat dobu potřebnou pro ustavení obrobku, korekce nástroje a mnohé další užitečné funkce.

Přesnost číslicových indikací Wizard je dána rozlišením displeje jednotlivých os a přesností lineárních a rotačních snímačů polohy. Minimální přírůstek hodnoty na displeji je u všech typů indikací Wizard volitelný od 0,5 mm do 0,2 µm. Snímače mají měřicí krok v rozsahu 5 až 0,5 µm. Snímače ANILAM se vyznačují velkou přesností a opakovatelností polohování, což spolu s funkcí lineární korekce polohování, jež je u indikací Wizard k dispozici, dovoluje kompenzovat chyby mechanické části stroje.

Co přinese uživateli použití odměřování s číslicovou indikací polohy? Zlepšení přesnosti, produktivity a kvality práce a rozšíření pracovních možností stroje. Zvýšená produktivita se okamžitě projeví v rychlém návratu vynaložených investic. V závislosti na schopnostech vybraného systému se neproduktivní pracovní doba mění na produktivní. Protože ovládat systém Wizard se lze snadno naučit, není nutné dlouhé školení, a zisk ze zvýšení produktivity se projeví již po několika měsících. Doba návratnosti je v podstatě nezávislá na úrovni systému, protože vyšší investice je kompenzována vyšší produktivitou (obr. 1).

V dalších odstavcích je uveden přehled jednotlivých typů číslicových indikací a odměřovacích snímačů ANILAM a jejich stručná charakteristika.

Wizard 211
Je to jednoduchá a levná indikace s odolným ovládacím panelem. Pro své funkce, jako jsou nulování (reset), předvolba (preset), absolutní a přírůstkový mód, převod palec/mm, mód poloměr/průměr a kompenzace chyby stroje, je vhodná nejen pro základní požadavky.

Wizard 450, Wizard 450L
U indikace Wizard 450 jsou navíc přidány některé další funkce, např. výpočet otvorů v lineárním a mřížkovém rastru, na roztečné kružnici nebo na oblouku. Například pro výpočet vrtání na roztečné kružnici je třeba zadat pouze střed a průměr roztečné kružnice a počet otvorů, kterých může být až 360, zbytek spočítá indikace sama. Funkce korekce nástroje eliminuje nutnost zadávat nová data při výměně nástroje. Je také možné zadat vztažné body (počátky souřadnic na obrobku). Funkce součet hodnot v ose umožňuje při dvou nezávislých pohybech ve stejné ose sečíst velikosti obou pohybů dohromady. Stroj může pohyby vykonávat současně a indikace spočítá v každém okamžiku správnou polohu nástroje. Wizard 450L je speciální verze pro soustruhy, vybavená dalšími funkcemi, např. pro soustružení kuželů, pro výpočet řezné rychlosti atd. Interaktivní displej usnadňuje komunikaci s uživatelem. Zobrazuje se i rychlost posuvu, což je vysoce ceněná funkce. Vestavěny jsou i hodiny provozního času.

Obr. 2.

Wizard 900, Wizard 900E
Tyto indikace poskytují možnost monitorovat až čtyři osy a programovat až 500 položek v paměti systému, kde může být umístěno i více programů. Dalšími funkcemi jsou zrcadlení, kdy indikace automaticky vygeneruje tvary souměrné podle zadané roviny, a kompenzace pootočení obrobku. Může být sledována konstantní řezná rychlost nebo otáčky vřetena.

Wizard 900E je indikace určená pro vyjiskřovací stroje. Má funkci vypalování, pro dosažení jemného povrchu má detektor první jiskry a funkci tří os Z. V této funkci se přepíná obvyklé zobrazování polohy X, Y, Z na hodnoty požadované během vypalování, tj. vzdálenost k cílové hloubce, cílovou hloubku a aktuální polohu nástroje.

Nová funkce Spark Arrest™ („lapač jisker“) dělá z Wizard 900E špičku v oboru. Je to unikátní bezpečnostní funkce, která blokuje vypalování, překročí--li elektrody jistou vzdálenost od materiálu, a vyloučí riziko jiskření, když se elektroda vysune z elektrolytu.

Lineární optoelektronické snímače
Lineární optoelektronické snímače ANILAM jsou nejvhodnější snímače polohy pro většinu aplikací na obráběcích strojích. Používají pevné skleněné pravítko, opatřené velmi trvanlivou chromovou mřížkou a dobře chráněné v kovovém pouzdru. Snímací hlava nese čtecí mřížku a potřebnou elektroniku. Vysoké spolehlivosti snímání se dosahuje tím, že jako svě- telný zdroj je použita dioda LED s dobou života minimálně 100 000 hodin. K vysoké spolehlivosti přispívají i detekční fototranzistory zapojené v protitaktu (tzv. push-pull) a impulsní elektronika, která zabezpečuje odolnost signálů při přenosu dlouhým vedením. Vše je umístěno ve snímací hlavě s velkou mechanickou pevností.

Optoelektronické snímače s přesným skleněným pravítkem (PGS) zajišťují, že na stejnou pozici lze opakovaně najet s přesností 1,4 µm. Tyto snímače jsou velmi odolné vůči elektromagnetickému poli, protože jako podklad rastru používají sklo a ke čtení optoelektronický princip.

Obr. 3.

Některé typy snímače mají i novou funkci Ever Track™ – absolutní odměřovací systém využívající referenčních bodů. Tato funkce umožňuje sledovat polohu i po přerušení napájení. Funkce je zajištěna tím, že kromě běžné přírůstkové stupnice skleněné pravítko nese tzv. referenční indexovou dráhu. V průběhu pohybu jsou polohy referenčních bodů ukládány do paměti a uchovány i při přerušeném napájení. Po obnovení napájení stačí ujet maximálně 25 mm k nejbližšímu referenčnímu bodu, aby systém obnovil informaci o absolutní poloze v dané ose.

Snímače ANILAM jsou velmi odolné vůči znečištění. Na základě rozsáhlých zkušeností byla ochrana snímačů neustále vylepšována, aby snímače vyhověly i v nejdrsnějších podmínkách. Ochrana před znečištěním je zajištěna tím, že skleněné pravítko je usazeno ve kovovém lisovaném profilu a utěsněno speciální plastovou manžetou z nitrilu. Tato pružná manžeta má jedinečné mechanické vlastnosti a použitý materiál je velmi odolný vůči chemikáliím. Profil snímače je z materiálu, který nelze zmagnetovat, takže nepřitahuje ocelové třísky.

ANILAM nabízí několik typů lineárních odměřovacích snímačů, jež se liší svými rozměry, montážními podmínkami a přesností. Snímače s označením PGS nemají referenční body a tvoří základní verzi. Snímače typu RBS a RBM mají referenční značky s funkcí Ever Track. Miniaturní snímače typu RBM jsou určeny tam, kde je méně montážního prostoru pro umístění. Měřicí krok snímačů je do až 0,5 µm, opakovatelnost 1,4 µm, přesnost při 20 °C v rozsahu do ±5 µm/m, pracovní teplota 0 až 50 °C, pracovní vlhkost 5 až 95 % relativní vlhkosti. Snímače jsou nabízeny v rozsahu měřených délek 50 až 3 050 mm.

Dalším typem odměřovacích snímačů, které nabízí ANILAM, je tzv. hřebenový systém. Tento systém dovoluje přesně měřit dráhy v délkách nad 3 050 mm, a to až do délek 34 100 mm (popř. i více). Je to přírůstkový rotační snímač se zabudovaným převodem hřeben-pastorek. Systém je velmi spolehlivý i v drsných pracovních podmínkách (vibrace, olej, pára, třísky atd.). Rotační snímač umístěný na pastorku pracuje na podobném principu jako lineární odměřovací snímač. Jednotlivé hřebeny s přesným profilem, po kterých se odvaluje pastorek se snímačem, jsou nabízeny v rozsahu délek 100 až 4 000 mm. Při délkách nad 4 000 mm lze jednotlivé díly sestavit dohromady. Hřebeny s extrémně omezenou pružností a třením jsou ukládány do ocelového podstavce, jehož teplotní roztažnost je srovnatelná s roztažností stroje. Hřebeny jsou zakryty neoprenovými manžetami odolnými vůči oleji, které zabezpečují krytí IP53 (pastorkový snímač má krytí IP65). Hřebenové systémy jsou nabízeny pod označením TR6 nebo TR6 B, samostatný pastorkový snímač je nabízen pod označením D5C nebo F2C. Měřicí krok u těchto odměřovacích systémů je v rozsahu 1 mm až 2 µm.

Pro usnadnění montáže číslicové indikace polohy a odměřování na stroj nabízí ANILAM též ucelený soubor různých unášečů, strojních dílců a příslušenství, umožňujících odměřováním vybavit téměř libovolný stroj.

ELPA KUPEČEK, spol. s r. o.
Dolní nábřeží 3139
407 47 Varnsdorf
tel./fax: 0413/370 391+2
e-mail: kupecek.elpa@telecom.cz