8705033
Nils Svensson
Ett elektroniskt inställnings
hjälpmedel för
träbearbetningsmaskiner
Trätekni kCentru m
N i l s S v e n s s o n ETT E L E K T R O N I S K T I N S T Ä L L N I N G S H J Ä L P M E D E L FÖR T R Ä B E A R B E T N I N G S M A S K I N E R TräteknikCentrum, R a p p o r t P 8705033 N y c k e l o r d
machining
positioning
production management
S t o c k h o l m maj 1987I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G
S i d
1 . SAMMANFATTNING 3 2. BAKGRUND OCH SYFTE 4
3. METOD 5 4. PR0BLEMAVGRÄN5NINGAR 6
5. PROVNING AV OLIKA SYSTEMALTERNATIV 6 P r i n c i p e n för p r o v e n s genomförande 6
R e s u l t a t 7 Summering 9 6. ETT ELEKTRONISKT INSTÄLLNINGSHJÄLPMEDEL 10
Montage 12 Användning 14 7. BESKRIVNING AV UTFÖRT PROV 15
8. UTVECKLINGSMÖJLIGHETER 17 Lämpliga m a s k i n e r a t t k o m p l e t t e r a med e t t 19 e l e k t r o n i s k t inställningshjälpmedel 9. EKONOMISK UTVÄRDERING 22 10. MARKNADSBEHOV 24 1 1 . REFERENSER 25 BILAGOR
1 . SAMMANFATTNING
Träindustrin u t v e c k l a s a l l t m e r mot k u n d o r d e r s t y r d t i l l v e r k n i n g . En sådan förändring är möjlig a t t k l a r a p r o d u k t i o n s t e k n i s k t om man s u c c e s s i v t k a n k o r t a ställtiderna. Den t e k n i s k a u t v e c k l i n g e n i denna r i k t n i n g går s n a b b t . A l l t f l e r träbearbetningsmaskiner förses av leverantören med o l i k a hjälpmed e l för snabb o c h e x a k t p o s i t i o n e r i n g . E l e k t r o n i s k s t y r u t r u s t n i n g i n s t a l l e -r a s i a l l t stö-r-re utst-räckning -r e d a n f-rån bö-rjan.
Då i n v e s t e r i n g i h e l t ny u t r u s t n i n g med d e s s a hjälpmedel k a n b l i alltför k o s t s a m för många träindustrier, k a n rationaliseringsåtgärder på b e f i n t l i g a m a s k i n e r istället v a r a e t t i n t r e s s a n t a l t e r n a t i v .
Det i p r o j e k t e t b e s k r i v n a e l e k t r o n i s k a inställningshjälpmedlet är e t t sätt a t t m i n s k a ställtiderna på b e f i n t l i g a träbearbetningsmaskiner. U t r u s t n i n g e n ersätter den m a n u e l l a p o s i t i o n e r i n g e n av s p i n d e l n , v i l k e n n o r m a l t utförs med hjälp av e n v e v .
Med d e t e l e k t r o n i s k a inställningshjälpmedlet, v i l k e t förflyttas m e l l a n m a s k i n e n s o l i k a s p i n d l a r , k a n en snabb o c h e x a k t inställning göras. En p o -s i t i o n e r i n g -s n o g g r a n n h e t -som är bättre än ± 0,05 mm är f u l l t möjlig.
R a p p o r t e n b e s k r i v e r några o l i k a g r u n d s y s t e m o c h v i s a r på några u t v e c k l i n g s -möjligheter för denna u t r u s t n i n g .
2. BAKGRUND OCH SYFTE
T r e n d e n mot a l l t k o r t a r e t i l l v e r k n i n g s s e r i e r i träindustrin ställer a l l t högre k r a v på u t r u s t n i n g o c h m e t o d e r f o r k o r t a r e ställtider. A t t ställti-d e r n a ställti-d e s s u t o m är en av n y c k l a r n a t i l l e f f e k t i v k a p i t a l r a t i o n a l i s e r i n g är säkert allmänt känt.
P o s i t i v a b i e f f e k t e r som ökad p r o d u k t i v i t e t , förenklad a d m i n i s t r a t i o n , höjd k v a l i t e t o c h m i n s k a t y t b e h o v i v e r k s t a d o c h l a g e r är i n t e l i k a välkända. E t t l y c k a t r e s u l t a t kräver en p l a n e r a d s a t s n i n g för k o r t a ställtider. D e t t a behöver i n t e nödvändigtvis b e t y d a d y r b a r a i n v e s t e r i n g a r i ny t e k n i k o c h n y p r o d u k t i o n s u t r u s t n i n g .
Bra r e s u l t a t k a n erhållas genom rationaliseringsåtgärder på b e f i n t l i g a m a s k i n e r o c h u t r u s t n i n g .
H y v l a r , d u b b e l t a p p m a s k i n e r , b o r r m a s k i n e r , fräsar e t c är m a s k i n e r som f u n n i t s u n d e r lång t i d inom träindustrin.
De m a s k i n e r som säljs i d a g är i h u v u d s a k k o n s t r u e r a d e e f t e r gamla g r u n d p r i n c i p e r . Sättet a t t ställa om m a s k i n e r n a m e l l a n o l i k a t y p e r av o p e r a t i o -ner h a r i v i s s a f a l l m o d e r n i s e r a t s , genom a t t man i a l l t större o m f a t t n i n g använder s i g a v e l e k t r o n i k för e x a k t p o s i t l o n e r i n g .
Möjlighet f i n n s a t t n y t t j a CAD/CAM-tekniken för d i r e k t k o m m u n i k a t i o n m e l l a n konstruktör o c h u t r u s t n i n g . En u t v e c k l i n g i n o m d e t t a område k a n b l i d e t v e r k l i g a g e n o m b r o t t e t för r e n o d l a d k u n d o r d e r s t y r d p r o d u k t i o n .
Många små träindustrier o r k a r dock i n t e med så s t o r a s a t s n i n g a r . Men d e t f i n n s också goda förutsättningar för a t t d r a s t i s k t sänka ställtider o c h k o r t a g e n o m l o p p s t i d e r genom a t t i n v e s t e r a i u t r u s t n i n g o c h t e k n i k som r e d a n i d a g f i n n s tillgänglig. Förutsättningen är a t t man e k o n o m i s k t k l a r a r en så-dan i n v e s t e r i n g .
A l l a företag i n o m träindustrin h a r i n t e dessa möjligheter. E t t behov f i n n s därför av e l e k t r o n i s k s t y r u t r u s t n i n g med v a r s hjälp man k a n k o n v e r t e r a b e -f i n t l i g m a s k i n u t r u s t n i n g . Kan denna u t r u s t n i n g d e s s u t o m göras -f l y t t b a r , k a n d e t t a sänka den t o t a l a i n v e s t e r i n g s k o s t n a d e n avsevärt.
Den t r a d i t i o n e l l a s y n e n i S v e r i g e h a r sedan länge v a r i t , a t t d e t a r långa t i l l v e r k n i n g s s e r i e r som g e r lönsamhet. Nu framhålls, i n t e m i n s t från J a p a n , a t t m e t o d i k u t v e c k l a t s , e n l i g t v i l k e n småserietillverkning i n t e b a r a är jämförbar u t a n t o m e k o n o m i s k t överlägsen t i l l v e r k n i n g i s t o r a s e r i e r . En, särskilt i J a p a n , a l l t m e r använd metod är den s k SMED-metoden. SMED står för " S i n g l e M i n u t e Exchange o f D i e " o c h s y m b o l i s e r a r en omställnings-t i d u n d e r omställnings-t i o m i n u omställnings-t e r . Meomställnings-toden b y g g e r på v e omställnings-t s k a p e n a omställnings-t omställnings-t somställnings-tällomställnings-tiden k a n d e l a s i n i :
I n r e ställtid ( a r b e t s m o m e n t som kräver a t t m a s k i n e n s t å r ) . Y t t r e ställtid ( a r b e t s m o m e n t som k a n utföras när m a s k i n e n g å r ) .
Stilleståndstiden k a n k r a f t i g t m i n s k a s genom s e p a r e r i n g av d e n i n r e o c h y t t r e ställtiden genom a t t förlägga den y t t r e ställtiden t i l l m a s k i n e n s p r o d u k t i o n s t i d .
När man s e p a r e r a t i n r e o c h y t t r e ställtid b l i r nästa s t e g a t t i största möjliga utsträckning omvandla i n r e ställtid t i l l y t t r e ställtid.
D e t t a s k e r genom a t t förändra d e l a r av den i n r e ställtiden så a t t de k a n utföras utanför m a s k i n e n . Man k a n på så sätt e l i m i n e r a a l l onödig ställtid som påverkar stilleståndstiden.
Exempel på e n k l a åtgärder:
A l l a v e r k t y g f i n n s på p l a t s v i d m a s k i n e n , s l i p a d e o c h k l a r a . Nödvändiga t r u c k a r f i n n s framme.
Det m a t e r i a l som s k a b e a r b e t a s f i n n s tillgängligt v i d m a s k i n e n .
H a n d v e r k t y g för inställning av m a s k i n e n f i n n s inom räckhåll o c h är u t -f o r m a d e så a t t e t t m i n i m a l t a n t a l behöver användas.
Om möjligt använda två man v i d omställningstillfället.
Använda m a l l a r o c h f i x t u r e r i största möjliga utsträckning så a t t e f t e r j u s t e r i n g a r e l i m i n e r a s o s v .
V i s s a inställningsmoment måste e m e l l e r t i d utföras u n d e r stilleståndet. Dessa bör dock m i n i m e r a s så m y c k e t som möjligt.
E t t sådant moment är t ex p o s t i o n e r i n g av v e r k t y g . Kan t i d e n för d e t t a k o r t a s , m i n s k a s den i n r e ställtiden avsevärt på f l e r t a l e t träbearbetnings-m a s k i n e r .
Målsättningen med p r o j e k t e t h a r därför v a r i t :
A t t u t v e c k l a e t t g e n e r e l l t hjälpmedel som k a n användas v i d p o s i t i o n e -r i n g av v e -r k t y g o c h anhåll fö-r o l i k a t y p e -r av m a s k i n e -r .
A t t u t f o r m a d e t t a hjälpmedel så a t t d e t k a n förflyttas m e l l a n o l i k a ax-l a r på samma m a s k i n e ax-l ax-l e r inom samma m a s k i n g r u p p .
A t t s t u d e r a o c h v i s a på möjligheten a t t u t v e c k l a d e t t a g r u n d s y s t e m v i -d a r e i o l i k a nivåer o c h för o l i k a m a s k i n k o n s t r u k t i o n e r .
3. METOD
Studiebesök h a r g j o r t s på några företag som säljer träbearbetningsmaski-n e r . V i d a r e h a r träbearbetningsmaski-några träiträbearbetningsmaski-ndustriföretag med d o k u m e träbearbetningsmaski-n t e r a t höga ställkostträbearbetningsmaski-na-
ställkostna-der besökts. K o n t a k t e r h a r även t a g i t s med T e k n o l o g i s k t I n s t i t u t i Danmark som a r b e t a r med l i k n a n d e p r o b l e m .
Dessa besök h a r v i s a t a t t e t t s t o r t behov föreligger a t t h i t t a e n k l a lös-n i lös-n g a r a t t k o r t a ställtiderlös-na på b e f i lös-n t l i g m a s k i lös-n u t r u s t lös-n i lös-n g .
4. PROBLEMAVGRÄNSNINGAR
Den u t r u s t n i n g som p r o v a t s är i första hand a v s e d d a t t användas där e t t f l e r t a l inställningsbehov f i n n s på samma m a s k i n e l l e r g r u p p av m a s k i n e r . I d e t e n k l a s t e utförandet förflyttar operatören p o s i t i o n e r i n g s u t r u s t n i n g e n för hand m e l l a n de s p i n d l a r som s k a p o s i t i o n e r a s . U t r u s t n i n g e n som används ska s n a b b t o c h e n k e l t kunna f i x e r a s o c h låsas med hjälp av e t t s p e c i e l l t u t f o r m a t motorfäste, se b i l a g a 1 o c h 2. P o s i t i o n e r i n g e n som då s k e r s k a kunna genomföras med en sådan n o g g r a n n h e t a t t inställningsfelet u n d e r s t i g e r ± 0,05 mm. U t r u s t n i n g e n utgör s a m t i d i g t e t t g r u n d k o n c e p t från v i l k e t o l i k a möjligheter t i l l u t v e c k l i n g s k a l l kunna s k e .
Det b e t y d e r a t t om man e f t e r en t i d s användning önskar få u t r u s t n i n g e n f a s t i n s t a l l e r a d s k a l l d e t t a v a r a möjligt. S e p a r a t a m o t o r e n h e t e r m o n t e r a s då f a s t på r e s p e k t i v e a x e l o c h s t y r s c e n t r a l t från samma s t y r u t r u s t n i n g .
5. PROVNING AV OLIKA SYSTEMALTERNATIV Tre a l t e r n a t i v s y s t e m h a r undersökts: A. S t e g m o t o r d r i f t
B. Likströmsmotordrift med linjär i n k r e m e n t a l g i v a r e (linjär p u l s g i v a r e ) C. Likströmsmotordrift med i n k r e m e n t a l v i n k e l g i v a r e ( r o t e r a n d e p u l s g i v a r e ) . S p e c i f i k a t i o n av den u t r u s t n i n g som ingått i de t r e a l t e r n a t i v e n framgår av b i l a g a 3.
P r i n c i p e n för p r o v e n s genomförande
S a m t l i g a p r o v genomfördes på en d u b b e l t a p p m a s k i n av f a b r i k a t Schwabedissen av äldre m o d e l l , se f i g u r 1 . U t r u s t n i n g e n m o n t e r a d e s på en av d u b b e l t a p p -m a s k i n e n s a x l a r .
För a t t få så r e a l i s t i s k a förhållanden som möjligt, g j o r d e s e n d a s t en n o r -mal insmörjning a v s l i d e r n a .
Det k r a v som ställdes v a r a t t man d i r e k t s k u l l e kunna m o n t e r a u t r u s t n i n g e n på de m a s k i n e r man v i l l k o n v e r t e r a u t a n alltför o m f a t t a n d e i n j u s t e r i n g a r .
F i g u r 1 . D u b b e l t a p p m a s k i n f a b r i k a t S c h w a b e d i s s e n .
För a t t av 0,01 mm n i n g av 100 mm.
mäta r e p e t e r n o g g r a n n h e t e n användes e t t mätur med en mätnoggrannhet mm. U t r u s t n i n g e n inställdes på e t t värde som m o t s v a r a r en
förflytt-R e s u l t a t
A. S t e g m o t o r d r i f t
De t e s t e r som genomförts med s t e g m o t o r d r i f t v i s a r a t t man får en h e l t t i l l -fredsställande r e p e t e r n o g g r a n n h e t , m i n d r e än ± 0,05 mm.
Det v r i d m o m e n t som behövdes kunde e m e l l e r t i d e n d a s t uppnås v i d r e l a t i v t låg ställhastighet. Ställhastigheten begränsas p g a a t t m o t o r n s v r i d m o m e n t
f a l l e r k r a f t i g t v i d ökat v a r v t a l . B e l a s t a s u t r u s t n i n g e n ökar r i s k e n a t t "förlora" p u l s e r , d v s en förflyttning r e g i s t r e r a s men s t e g m o t o r n står s t i l l a . Det g e r som r e s u l t a t en försämrad p r e c i s i o n .
Andra f a k t o r e r a t t t a hänsyn t i l l , om man v i l l ha inställningsdonet f l y t t -b a r t , är s t e g m o t o r n s r e l a t i v t höga v i k t och a t t m o t o r n a l s t r a r värme när den står i låst p o s i t i o n .
Att använda s t e g m o t o r d r i f t för f l e x i b e l p o s i t i o n e r i n g k a n därför i n t e r e -kommenderas .
Ska en f a s t i n s t a l l a t i o n göras krävs k o n t r o l l av d e t v r i d m o m e n t som e r f o r d -r a s fö-r a t t säke-rt p o s i t i o n e -r a s p i n d e l n .
B. Likströmsmotordrift med linjär p u l s g i v a r e (linjär i n k r e m e n t a l g i v a r e ) Likströmsmotordrift i k o m b i n a t i o n med en linjär i n k r e m e n t a l g i v a r e g e r hög p r e c i s i o n och god driftsäkerhet. I n s t a l l a t i o n s k o s t n a d e r n a b l i r högre jämfört med a l t e r n a t i v A. D e t t a b e r o r b l a på a t t s t o r n o g g r a n n h e t måste i a k t -t a g a s v i d mon-tage av g i v a r e . V i d a r e krävs a -t -t en g i v a r e p l a c e r a s v i d v a r j e a x e l som s k a l l p o s i t i o n e r a s . D e t t a l e d e r t i l l en b e t y d l i g t högre t o t a l k o s t -nad.
I v i s s a f a l l kan d e t också v a r a svårt a t t f i n n a en p l a c e r i n g för g i v a r e n som g e r e t t s t a b i l t och väl s k y d d a t läge. De högre k o s t n a d e r n a k a n e m e l l e r -t i d v a r a försvarbara om m y c k e -t hög p r e c i s i o n krävs. S k r u v a r n a s olinjäri-te-t kan också kompenseras genom a t t använda en linjär i n k r e m e n t a l g i v a r e , v i l k e n f u n g e r a r e f t e r p r i n c i p e n a b s o l u t vägmätning. Den a b s o l u t a mätprincipen i n -nebär a t t mätvärdet p r e s e n t e r a s genom e t t för v a r j e läge e x a k t talvärde. De p r o v som utförts med d e t t a a l t e r n a t i v v i s a r en p o s i t i o n e r i n g s n o g g r a n n h e t på ± 0,01 mm. Det är i y t t e r s t få f a l l som dessa k r a v ställs inom träindu-s t r i n .
C. Likströmsmotordrift med r o t e r a n d e p u l s g i v a r e ( i n k r e m e n t a l v i n k e l g i v a r e ) V i d f l e x i b e l p o s i t i o n e r i n g är p r e c i s i o n e n h e l t b e r o e n d e av den i n d u k t i v a n o l l p u n k t s g i v a r e n s n o g g r a n n h e t . Därför utfördes e t t a n t a l k o n t r o l l e r v i d o l i k a inställningshastigheter.
Dessa v i s a r på en v i s s försämring av p r e c i s i o n e n v i d högre h a s t i g h e t e r , s e f i g u r 2. N o g g r a n n h e t e n är ändå tillfredsställande e f t e r s o m den l i g g e r k l a r t u n d e r de u p p s a t t a gränsvärdena ± 0,05 mm. Den r o t e r a n d e p u l s g i v a r e n s i t t e r f a s t m o n t e r a d på likströmsmotorn v i l k e t förenklar m o n t a g e t avsevärt. S a m t i d i g t b l i r den t o t a l a i n v e s t e r i n g s k o s t n a d e n lägre e f t e r s o m e n d a s t en i n d u k t i v n o l l p u n k t s g i v a r e behöver m o n t e r a s på v a r j e a x e l , som s k a l l p o s i t i o n e -r a s .
Hastighet (inställt värde pfi DIPOS INDEXER)
100 h
90
80
70
8 10
x10 mm
-2
I Ingfingsvärde
Repeternoggrannhet
F i g u r 2. R e p e t e r n o g g r a n n h e t e n hos M i l t r o n i c g i v a r e , m o d e l l 080400 PNP, försämras något v i d högre ställhastigheter.Summering
A t t använda likströmsmotordrift med r o t e r a n d e p u l s g i v a r e , a l t e r n a t i v C, är k l a r t fördelaktigast i de f l e s t a i n s t a l l a t i o n e r av e t t e l e k t r o n i s k t i n -ställningshjälpmedel på träbearbetningsmaskiner.
Man förenar här en r e l a t i v t låg v i k t med höga p r e s t a n d a . U t r u s t n i n g e n är dessutom e n k e l a t t m o n t e r a . Hög p r e c i s i o n erhålls t i l l förhållandevis lågt p r i s .
10
6. ETT ELEKTRONISKT INSTÄLLNINGSHJÄLPMEDEL
E f t e r k o n t a k t e r med elektronikföretag samt t i l l v e r k a r e av m a s k i n k o m p o n e n t e r t o g s följande k o n c e p t f r a m .
Som s t y r e n h e t v a l d e s D i p o s I n d e x e r , f a b r i k a t Sandblom & S t o h n e . Den k a n a n -vändas i k o m b i n a t i o n med e t t p r o g r a m m e r b a r t s t y r s y s t e m för a u t o m a t i s k körn i körn g av ekörn p r o g r a m s e k v e körn s , e l l e r också m a körn u e l l t med t a körn g e körn t e r på f r o körn t p a körn e -l e n . F i g u r 3. D i p o s I n d e x e r för p o s i t i o n e r i n g av en a x e l . S y s t e m e t h a r f y r a t u m h j u l s o m k o p p l a r e för inställning av positionsvärden. Dessutom f i n n s t u m h j u l för inställning av m o t o r n s h a s t i g h e t . T i l l u t r u s t n i n g e n anslöts följande k o m p o n e n t e r : M a t n i n g s d o n 24 V D5, T y r i s t o r s e r v o GN2 D2 4 d S e r v o m o t o r med växel o c h t a c h o m e t e r I n k r e m e n t a l v i n k e l g i v a r e som m o n t e r a d e s på s e r v o m o t o r n I n d u k t i v g i v a r e för n o l l p u n k t s g i v n i n g där höga k r a v på r e p e t e r n o g g r a n n -h e t ställdes T a n d k o p p l i n g m e l l a n m o t o r o c h axelfäste för a t t s n a b b t kunna f i x e r a s e r v o m o t o r n .
R e s p e k t i v e a x e l försågs med e t t motorfäste. D e t består av e t t c y l i n d r i s k t fäste m o n t e r a t på s e r v o m o t o r n s växel. D e t t a k a n låsa.s i en f a s t h y l s a v i d v a r j e a x e l som s k a l l p o s i t i o n e r a s , se f i g u r e r n a 4 och 5.
11
Dessa d e l a r är t i l l v e r k a d e med god p a s s n i n g . K r a v e t är a t t få en k o m b i n a -t i o n av s n a b b h e -t v i d mon-tage, e n k e l f i x e r i n g v i d förfly-t-tning m e l l a n a x l a r samt god s t a b i l i t e t v i d hög b e l a s t n i n g . Motorfästet bör d e s s u t o m v a r a
e n k e l t t i l l s i n k o n s t r u k t i o n för a t t hålla k o s t n a d e n för t i l l v e r k n i n g n e r e , se b i l a g a 1 och 2.
F i g u r 4. S e r v o m o t o r med påmonterad växel, t a c h o m e t e r och c y l i n d r i s k t fäste.
12
F i g u r 3. D e t c y l i n d r i s k a fästet m o n t e r a t på d u b b e l t a p p m a s k i n e n s a x e l .
Montage
På v a r j e a x e l , som s k a l l p o s i t i o n e r a s , m o n t e r a s ovannämnda motorfäste samt den ena h a l v a n av en t a n d k o p p l i n g . Denna d e l s k a l l p a s s a k o r r e k t mot a x e l -t a p p e n .
För nollpunktsavkänning m o n t e r a s den i n d u k t i v a g i v a r e n på m a s k i n s t a t i v e t . Avkänningsplattan m o n t e r a s f a s t på den rörliga g e j d e n . G i v a r e n k o p p l a s a n t i n g e n t i l l p a n e l för gemensam i n k o p p l i n g av s a m t l i g a g i v a r e e l l e r t i l l s e -p a r a t k o n t a k t för v a r j e g i v a r e , se f i g u r 6.
Ska u t r u s t n i n g e n användas v i d en e n s k i l d m a s k i n är en c e n t r a l i n k o p p l i n g a t t föredra. D e t g e r k o r t a r e ställtider då s a m t l i g a inställningar s k e r från en o c h samma p a n e l .
D r i v u t r u s t n i n g e n k a n m o n t e r a s på en t r a n s p o r t v a g n när f l e r a m a s k i n e r s k a l l p o s i t i o n e r a s inom samma m a s k i n g r u p p .
V i d enmaskinsanvändning bör i n s t a l l a t i o n av d r i v u t r u s t n i n g e n göras f a s t . M o t o r e n h e t e n , den d e l som förflyttas m e l l a n r e s p e k t i v e a x e l , k a n med fördel m o n t e r a s i e t t b a l a n s b l o c k för snabb o c h lätt tillgänglighet.
13
F i g u r 6. I n d u k t i v n o l l p u n k t s g i v a r e med avkänningsplatta
14
Användning
Det p r a k t i s k a h a n d h a v a n d e t av u t r u s t n i n g e n tillgår på följande sätt:
U t r u s t n i n g e n s k a l l ersätta v e v a r e l l e r r a t t a r på m a s k i n e n . Operatören s k a l l e f t e r d e t a t t m a s k i n e n ställts i n första gången i fortsättningen använda d e t erhållna sfållvärdet.
E t t ställkort upprättas för r e g i s t r e r i n g av dessa värden. På d e t t a f i n n s d e s s u t o m övrig i n f o r m a t i o n som är nödvändig för a t t genomföra en omställ-n i omställ-n g . Exempel på sådan i n f o r m a t i o n k a n v a r a : V i l k e t v e r k t y g som använts E v e n t u e l l k o r r i g e r i n g e f t e r v e r k t y g s s l i p n i n g V i l k e n s p i n d e l v e r k t y g e t s k a l l s i t t a på V i l k e n m a s k i n som s k a l l omställas Inställningsdata.
M o t o r e n h e t e n förflyttas t i l l nästa a x e l o c h m o n t e r a s i motorfästet. Rätt g i v a r e k o p p l a s i n på p a n e l e n . D e t nya ställvärdet ställs i n på t u m h j u l s o m -k o p p l a r e n , v a r e f t e r s y s t e m e t a -k t i v e r a s .
Ställkortet följer sedan v e r k t y g e t . V i d nästa tillfälle då m o t s v a r a n d e v e r k t y g s k a l l användas överförs d e t i n s k r i v n a värdet t i l l i n d e x e n s
tum-h j u l s o m k o p p l a r e , v a r e f t e r e x a k t p o s i t i o n e r i n g d i r e k t k a n utföras. P g a a t t p o s i t i o n e r i n g a l l t i d s k e r med en hög n o g g r a n n h e t e l i m i n e r a s de o f t a förekommande e f t e r k o r r i g e r i n g a r n a . D e t t a g e r en väsentlig m i n s k n i n g av den t o -t a l a s-täll-tiden.
Det n o r m a l a sättet a t t låsa m a s k i n g e j d e r n a med s k r u v a r används. Den m a n u e l -l a -låsningen k a n g i v e t v i s ersättas med a u t o m a t i s k -låsning, t ex p n e u m a t i s k .
15
F i g u r 8. P r a k t i s k t handhavande v i d maskininställning
7. BESKRIVNING AV UTFÖRT PROV
Med den b e s k r i v n a u t r u s t n i n g e n utfördes e t t f u l l s k a l e p r o v , v a r v i d två fräs-s p i n d l a r , m o n t e r a d e på höger r e fräs-s p e k t i v e vänfräs-ster fräs-s i d a om d u b b e l t a p p e n , för-sågs med denna u t r u s t n i n g . Förberedelse utfördes så a t t p o s i t i o n e r i n g kunde ske både i x och y l e d på r e s p e k t i v e s p i n d e l . D e t t a i n n e b a r två h o r i s o n -t e l l a och -två v e r -t i k a l a ins-tällningsvärden. Planfräsverk-tyg m o n -t e r a d e s på r e s p e k t i v e s p i n d e l v a r e f t e r provkörning utfördes.
M e l l a n v a r j e b e a r b e t n i n g utfördes en o m p o s i t i o n e r i n g av s a m t l i g a s p i n d l a r , i både X - och y - l e d .
U t r u s t n i n g e n k l a r a d e u n d e r provkörningen d e t n o g g r a n n h e t s k r a v som ställts, ± 0,05 mm ( s e f i g u r 2 ) .
16
Figur 9. Bearbetningsläge
17
Figur 11. Det e l e k t r o n i s k a inställningshjälpmedlet anpassat för i n d u
-s t r i e l l d r i f t .
8. UTVECKLINGSMÖJLIGHETER
En i n v e s t e r i n g i d e t beskrivna e l e k t r o n i s k a inställningshjälpmedlet h i n d r a r
i n t e en v i d a r e u t v e c k l i n g mot mer s o f i s t i k e r a d s t y r t e k n i k . Grundläggande är
a t t samma motor, växel och t y r i s t o r s e r v o s k a l l kunna användas i a l l a u t
-v e c k l i n g s s t e g .
Genomgående för s a m t l i g a steg är a t t det åtgår t r e ställvärden, nämligen:
1. Hemmaläge e l l e r nollpunktsläge
2. Verktygsbytar läge
3. Bearbetningsläge.
De utvecklingsmöjligheter som f i n n s är b l a följande:
A. E l e k t r o n i s k t inställningshjälpmedel b e s k r i v e t i rapporten
B. E l e k t r o n i s k t inställningshjälpmedel k o m p l e t t e r a t med i n t e r f a c e för
sam-mankoppling med PC-system
C. Styrsystem för två a x l a r
D. Styrsystem för t r e a x l a r med möjlighet t i l l utbyggnad.
A. E l e k t r o n i s k t inställningshjälpmedel
18
B. E l e k t r o n i s k t inställningshjälpmedel k o m p l e t t e r a t med i n t e r f a c e för
sam-mankoppling med PC-system
Första s t e g e t v i d a r e från p r o v u t r u s t n i n g e n l i g t A b l i r a t t komplettera i n
-dexern med e t t i n t e r f a c e t i l l en persondator. Detta innebär a t t man kan
l a g r a e t t f l e r t a l inställningsvärden i datorns minne och b l i r då i n t e
be-gränsad av de f y r a värden, som tumhjulsomkopplaren k l a r a r .
Någon utvärdering av denna metod har i n t e g j o r t s men a l l t tyder på a t t
d e t t a är möjligt.
C. Styrsystem för två a x l a r
Nästa s t e g är a t t ersätta diposindexern med exempelvis Dipos 2416 som kan
s t y r a två a x l a r s a m t i d i g t . Man kan i e t t sådant system l a g r a 400
ställ-värden.
I v a r j e s t e g kan systemet handha e t t ställvärde per a x e l samt i n och u t
-gångar. Detta gör a t t man kan lägga t ex s t a r t - och ställcykel, fastlåsning
av s l i d o s v i e t t program. Även t i d och räknarfunktioner f i n n s i s y s t e
-met .
Sekundärminnet består av e t t EPROM ( e l e k t r i s k t r a d e r b a r t och programmerbart
f a s t minne) i v i l k e t man kan l a g r a upp t i l l 60 program.
E t t sådant minne behåller värdena även när strömmen kopplas från. Inmatning
sker på programmeringspanel e l l e r bestäms v i d en provkörning, s k t e a c h i n
-programmering.
f l
• i m w 0^
F i g u r 12. Dipos 2416-2. Styrsystem för p o s i t i o n e r i n g av två
likströms-d r i v n a rörelser.
19
D. Styrsystem för t r e a x l a r med möjlighet t i l l utbyggnad
Här kan t ex en Dipos 3232 användas som s a m t i d i g t h a n t e r a r t r e a x l a r .
Pro-grammeringen sker i menyform på en bildskärm ( i n d u s t r i t e r m i n a l ) .
Undanlagring av program i sekundärminnet utförs som med Dipos 2416. S k i l l
-naden är a t t även en m i n i k a s s e t t b a n d s p e l a r e kan användas.
Systemet är uppbyggt så a t t v a r j e a x e l har s i n egen CPU ( m i k r o p r o c e s s o r ) .
På denna k o n s t r u k t i o n s p r i n c i p kan man bygga upp t i l l ca 15-20 a x l a r .
A n t a l e t a x l a r maximeras av det a n t a l värden som krävs i v a r j e program
(ställ). Vidare f i n n s möjlighet a t t v i a e t t RS232-snitt (V-24 s e r i e l l t
gränssnitt) a n s l u t a en överordnad dator som kan ge ställvärden t i l l
syste-met. Exempel på en sådan metod är CAD/CAM.
F i g u r 13. Dipos 3232-3. U n i v e r s e l l t standardsystem för s t y r n i n g av
maski-ner med l i k s t r b m s d r i v n a rörelser i t r e r i k t n i n g a r .
Lämpliga maskiner a t t k o m p l e t t e r a med e t t e l e k t r o n i s k t
inställningshjälp-medel
De maskiner som används inom träindustrin har s t o r v a r i a t i o n i k o n s t r u k t i o n
och uppbyggnad.
A l l a är i n t e lämpliga a t t k o m p l e t t e r a med e t t e l e k t r o n i s k t
inställnings-hjälpmedel av den t y p som här b e s k r i v i t s . En grundregel bör vara, a t t j u
f l e r s p i n d l a r d e t f i n n s a t t ställa i n på samma maskin, desto större
lönsam-h e t . Men även på en maskin med e t t fåtal s p i n d l a r kan man i v i s s a f a l l få
god lönsamhet, förutsatt a t t ställfrekvensen är hög.
Exempel på lämpliga standardmaskiner:
A. Dubbeltappmaskin
B. L i s t - e l l e r r i k t l i s t h y v l a r
C. Bordfräs
D. Centrumtappborrmaskin
E. P r o f i l p u t s m a s k i n
20
A. Dubbeltappmaskin
Dubbeltappmaskinen har o f t a mer än 20 a x l a r , som ska p o s i t i o n e r a s och är
därför e t t exempel på en standardmaskin där e t t e l e k t r o n i s k t
inställnings-hjälpmedel kan v i s a s i g lämpligt. Terminalen kan då vara monterad på en
svängarm, för a t t vara lättillgänglig över j u s t den a x e l som ska ställas
i n .Vid behov kan maskinen byggas u t med f l e r likströmsmotorer, antingen f a s t
monterade e l l e r i kombination med f a s t / f l e x i b e l t montage. Monteras l i k
-strömsmotorer f a s t på s a m t l i g a a x l a r s t y r s inställningen c e n t r a l t från en
t e r m i n a l .
B. L i s t - och r i k t l i s t h y v e l
Sättet a t t konvertera denna maskintyp b l i r ungefär detsamma som för
dubbel-tappmaskinen. Ställarbetet underlättas av a t t s a m t l i g a inställningar sker
från samma s i d a av maskinen. E l e k t r o n i k e n kan därför monteras på en f l y t t
-bar vagn v a r v i d i n k o p p l i n g av r e s p e k t i v e g i v a r e sker c e n t r a l t .
Motorenheten förflyttas m a n u e l l t mellan r e s p e k t i v e a x e l . A k t u e l l g i v a r e
ak-t i v e r a s från ak-t e r m i n a l e n v a r e f ak-t e r insak-tällning s k e r . G i v e ak-t v i s kan även här
f a s t i n s t a l l a t i o n göras i kombination med något av de e l e k t r o n i s k a s t y r
-a l t e r n -a t i v som b e s k r i v i t s t i d i g -a r e .
C. Bordfräs
Bordfräsar f i n n s på de f l e s t a träindustriföretag. O f t a är p a r t i s t o r l e k a r n a
små och man har därför behov av a t t ställa om o f t a . Ställkostnaden per
be-arbetad d e t a l j b l i r därför hög.
De inställningar som kan göras med e t t e l e k t r o n i s k t inställningshjälpmedel
är s p i n d e l n s inställning i höjdled och i d j u p l e d (om maskinen är
kon-s t r u e r a d e f t e r den p r i n c i p e n ) . Förkon-sekon-s fräkon-sen dekon-skon-sutom med anhåll av den t y p
som b l a f i n n s på Hemag-bordfräsar (omställning och låsning av anhållet
sker endast på vänster s i d a om s p i n d e l n ) bör man med en mindre ombyggnad
även kunna ställa om anhållet med samma metod.
21
1 One of the 7 turret spindles 2 Built-in carousel
3 Handwheel for spindle 4 Speed selection lever 5 Spindle locking
6 16 stops for fence position 7 Lever for fence shifting 8 Depth adjustment (right guide) 9 Metal fence for precision 10 Brake
F i g u r 14. Hemag bordfräs med snabb omställning av anhållet
(inställnings-spak är nr 7 ) .
D. Centrumtappborrmaskin
Borrmaskiner, särskilt s k m u l t i b o r r e n h e t e r för centrumtappborrning, är
lämpliga a t t komplettera med e t t e l e k t r o n i s k t inställningshjälpmedel.
E. P r o f i l p u t s m a s k i n
P r o f i l p u t s m a s k i n e r är i l i k h e t med dubbeltappmaskiner försedda med e t t
s t o r t a n t a l inställningsmöjligheter, och t a r därför lång t i d a t t ställa
i n . Det bör kunna ge s t o r a t i d s b e s p a r i n g a r a t t istället för manuell i n
-ställning u t n y t t j a t e k n i k e n med e t t e l e k t r o n i s k t in-ställningshjälpmedel
22
9. EKONOMISK UTVÄRDERING
För a t t k o n t r o l l e r a den f a k t i s k a manuella omställningstiden under normala
driftsförhållanden g j o r d e s en t i d s s t u d i e på en dörrfabrik.
De o l i k a delmomenten v i d omställningen av en dubbeltapp fördelar s i g på
r e s p e k t i v e s p i n d e l på följande sätt:
Delmoment
Tid (min)
Förberedelser
0,63
Demontering och montering av skydd
0,34
Verktygsväxling
2,43
P o s i t i o n e r i n g av v e r k t y g (manuell) 2,57
Provkörning
0,36
Kontrollmätning
1,13
K o r r i g e r i n g
0,92
P r o v b i t s h a n t e r i n g
0,25
Summa manuell t i d per s p i n d e l
8,63
Den ovan redovisade ställtiden v i s a r o l i k a delmoment för e t t
omställnings-f a l l och kan omställnings-följaktligen i n t e användas g e n e r e l l t omställnings-för o l i k a omställnings-förekommande
ställtidssituationer.
Om man behöver använda åtta s p i n d l a r och noggrannhetskravet är ± 0,1 mm
e l l e r bättre b l i r den t o t a l a ställtiden 8,63 x 8 r 69,04 min.
T i l l denna t i d får läggas t i d för längdinställning, e v e n t u e l l v i n k e l i n
-ställning, och v i d behov montering av materialstöd. M a t e r i a l s t b d e t används
för a t t f i x e r a exempelvis en fönsterkarm i rätt bearbetningsläge. En t o t a l
tilläggstid motsvarande 20-30 min är i n t e o v a n l i g för dessa moment.
Är noggrannhetskraven som t i d i g a r e a n g i v i t s ± 0,1 mm e l l e r bättre på v a r j e
s p i n d e l fördelar s i g inställningstiden på följande sätt ( i n r e ställtid):
Delmoment T i d {%)
P o s i t i o n e r i n g av v e r k t y g 53
Montering av materialstöd 23
Växla v e r k t y g 20
övrigt 4
Summa 100
23
Användningen av det e l e k t r o n i s k a inställningshjälpmedlet t o r d e kunna
redu-cera den t o t a l a omställningstiden per s p i n d e l från 8,6 min t i l l 5,1 min
( b e s p a r i n g 3,5 m i n ) . Används åtta s p i n d l a r v i d samma tillfälle b l i r k o s t
-nadsbesparingen 8 X 3,5 min = 28 min (0,47 t i m ) .
Förutsättning för den ekonomiska utvärderingen:
Timkostnad:
300:-A n t a l dagar/år: 220
Sker minst en omställning per dag b l i r v i d en timkostnad om 300:- och
220 arbetsdagar per år kostnadsbesparingen under e t t år
0,47 t i m X 300:- x 220 dagar = 31.000:-.
Då i n v e s t e r i n g s k o s t n a d e n för det e l e k t r o n i s k a inställningshjälpmedlet kan
uppskattas t i l l ca 60.000:-, b l i r p a y - o f f - t i d e n 1,9 år.
V i l l man kunna reducera ställtiden med minst 50 % krävs följande åtgärder
Åtgärd I n v e s t e r i n g
Montage av e l e k t r o n i s k t inställnings-
60.000:-hjälpmedel
Snabbfästen för materialstöd
10.000:-Förbättrad t e k n i k för verktygsväxling
25.000:-genom anordningar för snabbväxling av
v e r k t y g å 3.000:-/st
Förbättring av a r b e t s p l a t s e n s u t f o r m -
5.000:n i 5.000:n g , exempelvis b e l y s 5.000:n i 5.000:n g , v e r k t y g s
-vagnar, hjälpmedel för underhåll och
rengöring
Summa
100.000:-Den t o t a l a i n v e s t e r i n g s k o s t n a d e n för a t t reducera ställtiden med minst 50 %
b l i r således ca 100.000:-.
Den t i d s b e s p a r i n g man gör på v a r j e omställning b l i r 47,5 min e l l e r
0,79 t i m .
Arsinbesparingen b l i r 0,79 x 300: x 220 dgr = 52.000: varför p a y o f f
-t i d e n b l i r 1,9 år.
Har man behov av y t t e r l i g a r e minskning av ställtiderna bör s a m t l i g a s p i n d
-l a r stä-l-las från en c e n t r a -l d a t o r . Det betyder a t t e t t s t y r s y s t e m , exempe-l-
exempel-v i s Dipos 3232-3, kan anexempel-vändas (se f i g u r 13) och a t t serexempel-vomotorer f i n n s
monterade på s a m t l i g a a x l a r .
24
En översyn och u t v e c k l i n g av p l a n e r i n g s , o r d e r g i v n i n g s och t r a n s p o r t r u t i
-nerna b l i r då o f t a nödvändig. Används två maskinställare s a m t i d i g t under
ställmomentet kan inställningstiden y t t e r l i g a r e reduceras.
10. MARKNADSBEHOV
Trä- och möbelindustrin står idag inför k r a v e t a t t anpassa s i n
serieprodukt i o n i r i k serieprodukt n i n g moserieprodukt k u n d o r d e r s serieprodukt y r d p r o d u k serieprodukt i o n . Deserieprodukt är fördelakserieproduktigserieprodukt om serieprodukt r a
-d i t i o n e l l och ny t e k n i k kan kombineras för a t t s t e g v i s uppnå en så-dan
för-ändring.
På marknaden f i n n s idag för de f l e s t a ändamål maskiner som väl svarar mot
k r a v e t på k o r t a omställningstider. Sådan u t r u s t n i n g är tyvärr o f t a mycket
d y r . Normalt kan endast företag med s t o r a r e s u r s e r och god l i k v i d i t e t bära
sådana kostnader.
Den i rapporten beskrivna u t r u s t n i n g e n för e l e k t r o n i s k p o s i t i o n e r i n g kan
användas både stationärt och f l e x i b e l t . Den kan också användas e n s k i l t
e l l e r tillsammans med en överordnad d a t o r .
Det f i n n s därför goda förutsättningar a t t h i t t a rätt kombinationer för de
f l e s t a företag. S a n n o l i k t f i n n s d e t en r e l a t i v t s t o r marknad för denna t y p
av u t r u s t n i n g . Förutsättningen är g i v e t v i s a t t d e t f i n n s leverantörer som
är i n t r e s s e r a d e av a t t marknadsföra u t r u s t n i n g e n och v i d behov även svara
för i n s t a l l a t i o n och igångkörning.
En u p p s k a t t n i n g av b e f i n t l i g a i n s t a l l a t i o n e r i Sverige av maskiner som kan
lämpa s i g för k o n v e r t e r i n g för minskade ställtider ger följande r e s u l t a t :
Maskintyp
A n t a l
maskiner
A n t a l s p i n d
-lar/maskin
Dubbeltappmaskin
300
6-8
L i s t - och r i k t l i s t h y v e l
1.000
6
Bordfräs
3.000
1
Centrumtappborrmaskin
2.000
( i n k l m u l t i b o r r e n h e t e n )
2.000
(borrlådor)
1-8
P r o f i I p u t s m a s k i n
200
5-6
U p p s k a t t n i n g s v i s hälften av dessa borde vara lönsamma a t t bygga om e l l e r
byta u t . Förutsättningen är g i v e t v i s a t t u t n y t t j a n d e g r a d e n är r i m l i g t hög
25
11. REFERENSER
K a r l - E r i k Nordgren
S t y r - och r e g l e r t e k n i k
L i b e r förlag 1981
Trä och Data
Nordisk konferens om d a t a s t y r n i n g av maskiner i träindustrin
Träteknik
27
BILAGA 1
m
COoo
+
LO81
^ 2 0
107
CO
A: A
ALT
A
B
1
20
74
2
24
75
Dubbeltappmaski n
Fast del
29
BILAGA 2
o
CO ID—>
OZ^ZZZZZZ^ZZZZZZZZL
L 15
V / / / / / / / / / / Z 7 7 7 7 7 .
58
64
CO vO LTiM4(4x)
fe
Motordel
31
BILAGA 3
A. S t e g m o t o r d r i f t
Följande u t r u s t n i n g har använts:
Dator EPSON HX 20
E t t e n a x l i g t indexersystem, t y p Modylynx Superior E l e c t i k , f u l l t uppbyggt
med d a t o r i n t e r f a c e
Detta system innehåller:
I n t e r f a c e lOS 00-4
Indexer IDF 008 DRIVER DRF 003
Matningsdon PSF 048
Matningsdon PSF 512
Stegmotor M 112-FJ
För nollpunktsavkänning har M i l t r o n i c s i n d u k t i v g i v a r e MPN 0802 använts.
B. Likströmsmotordrift med linjär i n k r e m e n t a l g i v a r e
Det provade systemet innehåller följande komponenter och marknadsförs av
Sandblom A Stohne:
Dipos-Indexer
Matningsdon 24 v o l t DC
T y r i s t o r s e r v o GN20Z4 Q 80
Servomotor med växel och tachometer t y p M 818 -i- S8-15
I n k r e m e n t a l g i v a r e LS 808-270 SSL med n o l l p u n k t s s i g n a l
I n d u k t i v g i v a r e för nollpunktsavkänning
C. Likströmsmotordrift med i n k r e m e n t a l v i n k e l g i v a r e
Grundutrustningen l i k n a r den som r e d o v i s a t s under a l t e r n a t i v B, men e t t
annat m o t o r a l t e r n a t i v har använts.
S k i l l n a d e n är dessutom a t t servomotorn försetts med en f a s t monterad i n
-k r e m e n t a l g i v a r e t y p Leine-Linde mod 63. Den ersätter in-krementalgivaren
LS 808 270 SSL.
Vidare har i n d u k t i v g i v a r e n för nollställning u t b y t t s mot p r e c i s i o n s g i v a r e
M i l t r o n i c 080400 PNP för nollpunktsavkänning.
Teknikföretaget Sandblom & Stohne har försett p r o j e k t e t med a l l e r f o r d e r l i g
e l e k t r o n i s k u t r u s t n i n g samt v a r i t behjälpligt v i d framtagningen av o l i k a
t e k n i s k a lösningar under u t v e c k l i n g s a r b e t e t .
Delta digitala dokument
skapades med anslag från
Stiftelsen Nils och Dorthi
Troédssons forskningsfond
Trätekn i kCentru m
I N S T I T U T H T F O R T R A T E K N I S K F O R S K N I N G
