Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Když rozhodují detaily – MASI68 od Murrelektronik

Při obrábění dílů soustružením a frézová­ním je třeba dosahovat přesného tvaru a hlad­kého povrchu s drsností v řádu mikrometrů. Nesprávné rozměry obrobku zpravidla zna­menají jeho vyřazení. U moderních obrá­běcích center je tudíž nezbytné eliminovat vliv změn teploty na rozměry obrobků. Ve firmě Deckel Maho Seebach GmbH, s níž Murrelektronik úzce spolupracuje, jsou změ­ny teploty kompenzovány v řídicí jednotce CNC podle logaritmické funkce. S novými moduly MASI68-Pt100 (obr. 1) od společ­nosti Murrelektronik se celý proces daří rea­lizovat hospodárně a zároveň i velmi přesně.

 
Dilatace kovů se změnou jejich teploty se týká jak obrobku, tak i samotného obrábě­cího stroje. Vliv na ni mají kolísání teploty okolního prostředí, změny ve vytápění, vět­rání, klimatizaci a regulace slunečního svitu žaluziemi, vlastní teplota dílu určeného k ob­rábění (např. při dodávce z chladného skla­du) atd. Přesnost rozměrů výsledného obrob­ku může být negativně ovlivňována mnoha faktory uvnitř obráběcího centra, např. ztrá­tovým teplem z vřetena stroje, servomotorů, kuličkových lineárních pohonů, synchronních a momentových motorů atd., spolu s kolísá­ním teploty chladicích kapalin a maziv. Přes­né obrobky pro použití v lékařství, v automo­bilovém, leteckém a kosmickém průmyslu a mnohé další však bez ohledu na tyto tepel­né vlivy vyžadují opakovatelnou výrobu při velmi malých tolerancích.
 
Aby dokázala splnit i ty nejnáročnější požadavky na přesnost, firma Deckel Maho Seebach ve svých obráběcích centrech tepel­ně podmíněnou roztažnost materiálu kom­penzuje. Na stroji jsou na místech zvlášť dů­ležitých z hlediska teploty (tzv. hot spots) in­stalovány velmi přesné snímače teploty typu Pt100 (třída A). Každé z těchto čidel měří od­povídající místní teplotu. Údaje z čidel jsou s použitím nového čtyřkanálového modulu Murrelektronik MASI68-Pt100 s rozhraním AS-Interface přenášeny po této sběrnici do ří­dicí jednotky, kde jsou příslušným softwarem komplexně zpracovány a vyhodnoceny. Na základě zjištěných změn teploty se automaticky koriguje a mění poloha pracovních nástrojů.
 
Do zavedení modulu MASI68 byly signá­ly ze snímačů Pt100 vedeny k dalšímu zpra­cování přímo do decentralizovaných I/O mo­dulů umístěných v řídicím rozváděči. Firma Deckel Maho Seebach používala ke sledování teploty dva snímače Pt100 umístěné na vře­teníku. V něm se jako důsledek ztrátového tepla pohonu vřetena, zvláště při akceleraci a brždění, kumuluje mnoho tepelné energie. Při tomto uspořádání bylo pro ochranu mě­řicího signálu před elektromagnetickým ru­šením nutné vést mezi snímači a I/O moduly stíněné signálové kabely. Přitom bylo třeba překonávat vzdálenosti větší než 10 či 12 m, zčásti i s použitím vlečných řetězů, takže šlo o nákladný způsob instalace vyžadující vel­ké množství lidské práce.
 
Na dlouhé vedení a nezbytné drahé stíněné signálové kabely pohlíželi projektanti strojů ve firmě Deckel Maho Seebach jako na něco krajně nepatřičného. Při hledání dokonalejší­ho řešení dospěli v těsné spolupráci se spo­lečností Murrelektronik k uspořádání založe­nému na použití čtyřkanálového modulu pro decentralizovaný sběr dat s velkou přesností s označením MASI68-Pt100.
 
Firma Deckel Maho Seebach začlenila moduly MASI68-Pt100 od společnosti Mur­relektronik, nejkompaktnější ve své třídě, přímo do existujícího sběrnicového systému AS-Interface. Moduly jsou umístěny decent­ralizovaně co nejblíže místům měření. Modu­ly MASI68, jako uzly sběrnice AS-Interface, umožňují prodlužovat sběrnici řetězením mo­dulů na jednom kabelu podle potřeby. V roz­váděči již nemusí být analogové komponen­ty vyžadující nákladnou kabeláž, což zname­ná úsporu místa a nákladů, a také není třeba instalovat dlouhé stíněné kabely – tedy dal­ší úspora času i peněz. Snímače Pt100 jsou přímo připojeny k uzlům sběrnice AS-Inter­face krátkými stíněnými kabely. Uzly sběrni­ce AS-Interface zpracovávají měřicí signály z čidel s rozlišením 16 bit a odesílají naměřené údaje bezztrátově po sběrnici do řídicí jednotky CNC.
 
V obráběcích centrech značky Deckel Maho jsou obvykle použity dva moduly, kaž­dý se čtyřmi měřicími kanály, tzn. celkem
osm vstupů po připojení snímačů Pt100. Fir­ma prostřednictvím těchto vstupů sleduje mnohem větší počet čidel Pt100 než při dří­vějším uspořádání. Měřicí místa se nyní na­cházejí nejen na vřeteníku, ale také na nume­ricky řízeném otočném vrtacím stole a v loži stroje (směry os x a y), tj. na částech stroje vystavených největšímu namáhání. Větší po­čet měřicích bodů poskytuje mnohem přes­nější základ pro výpočet parametrů teplotní kompenzace.
 
K zajištění nezbytné vysoké kvality na­měřených údajů je třeba co nejvíce potlačit vliv elektromagnetického rušení. V místech s mimořádně vysokou úrovní rušivých elek­tromagnetických polí, např. v blízkosti syn­chronních a momentových motorů a jejich napájecích přívodů, používá firma Deckel Maho Seebach k rozvodu sběrnice AS-Inter­face speciální stíněné propojovací kabely kru­hového průřezu s předem připojenými a v cel­ku zalitými konektory, odpovídající standar­du AS-Interface ve specifikaci 3.0 (obr. 1). Tyto kabely jsou zárukou snadného a vždy bezchybného zapojení i odolnosti sběrnice. Moduly MASI68-Pt100 jsou uvnitř galva­nicky odděleny od napájecího napětí sběrnice AS-Interface. Všechna rozhraní pro připoje­ní snímačů jsou opatřena kovovými pouzdry uzemněnými na kostru a moduly jako tako­vé mají zemnicí vývod, k němuž se připojuje ukostřovací pásek. Díky všem těmto opatře­ním se daří dosahovat velmi vysokého stupně odolnosti proti elektromagnetickému rušení.
 
Firma Deckel Maho používá snímače Pt100 ve čtyřvodičovém zapojení, umož­ňujícím kompenzovat vliv přívodního kabe­lu k čidlu. Měřicí proud procházející čidlem není větší než 1 mA, což snižuje ztrátový vý­kon, a tím i vnitřní ohřev čidla i modulu na minimum. Tato opatření chrání měřicí signál před rušivými vlivy vlastními principu měře­ní teploty odporovými teploměry.
 
Technici ve firmě Deckel Maho Seebach našli u jednotlivých typů obráběcích center ještě další, doplňková měřicí místa, umož­ňující jim dále zvýšit rozměrovou přesnost obrobků. Skutečnost, že při přijatelných nákladech lze instalovat snímače teploty na mnohem větším počtu míst, nyní dovo­luje měřit také změny teploty např. maziv a chladicích kapalin a jejich vliv patřičně kompenzovat.
 
Sběrnicové moduly MASI68-Pt100 od společnosti Murrelektronik jsou mimořádné také svým mechanickým provedením. Jsou zcela zalité, a tudíž odolné proti působení jak mechanických rázů a vibrací, tak i ma­ziv a chladicích kapalin. Jejich mechanické vlastnosti je přímo předurčují k použití v ná­ročných provozních podmínkách na obrábě­cích strojích.
 
Analogové moduly MASI jsou použity ve výkonných a velmi přesných obráběcích cen­trech řady DMU 40/60/80/100 eVo. Dále se používají také na strojích řady DMF a počí­tá se s nimi jako se standardní výbavou mo­derních obráběcích strojů všech dalších řad.
 
Více informací na adrese www.murrelektronik.cz.
(Murrelektronik CZ, spol. s r. o.)
 
Obr. 1. Moduly MASI68
 

Tab. 1. Vlastnosti a přednosti modulů MASI68