Nagypontosságú automatikus ultrahangos berendezés

2021.09.15

Pigniczki és Tsa Bt.

GINOP-2.1.7-15-2016-00898


Húzókő újragyártás innovációi a Pigniczki és Tsa Bt.-nél

Absztrakt

A Pigniczki és Társa Bt. jelenleg is foglalkozik a kábelgyártás alapját képező húzókövek gyártásával, ezért első kézből tudjuk, hogy milyen szintű a jelenleg használt technológia. Magyarországon a húzókövek gyártása a rendelkezésre álló gyártási technológiákkal egy igen időigényes, nagy szakértelmet kívánó feladat, ezért is jelentkezik ezen a területen kiaknázatlan piaci rés. Mindazonáltal a kereslet megköveteli a kornak megfelelő, innovatív berendezések használatát, s a legpontosabb gyémánt húzókövek előállítását. Emellett a kábelgyárak is folyamatosan fejlesztenek, egyre nagyobb az igényük a jól megmunkált húzókövekre, mint a gyémánt, valamint a polikritályos gyémánt, s a szállítási határidők rövidülése és a folyamatos áremelés miatt is keresik az újabb üzleti partnereket. Ahhoz, hogy megteremtsük az ideális összhangot a gyémánt húzókövek kereslete és kínálata között, olyan prototípust kell kifejleszteni, melyek a korábbinál egyszerűbb használatot, pontosabb eredményeket és gyors munkafolyamatokat tesznek lehetővé.

A jelenlegi technológia bemutatása: A jelenlegi technológiáról elmondható, hogy a gépek, berendezések és az eljárás egyszerűen megrekedt a 20 évvel ezelőtti szinten és lényegi fejlődés nem történt. Az ismert berendezésekre jellemző, hogy térben viszonylag széttagolt egységekből állnak, és ez a technológiai folyamat során hátrányként jellemezhető. A gyémántkő gyártás első fázisa a beérkezett nyers kő megtisztítása. Erre a célra használatos az ultrahangos tisztító berendezés. A tisztítást követően mikroszkóppal meg kell vizsgálni a kő felületét, majd egy lézeres átmérővel a kő belső átmérőjét kell meghatározni. A gyártás utolsó fázisa a megmunkálás: mérettől és a kő felületétől függően először polírozni, majd csiszolni szükséges, az erre a célra megfelelő polírozó és fonalas csiszoló gépekkel. Ez jelenleg 5 munkafázist jelent, melyhez üzemmérettől függően 5-8 berendezés szükséges. A rendelkezésre álló gépek félautomata üzemmódban dolgoznak, ami hozzávetőlegesen 80%-ban megköveteli az élőmunkát. Ilyen nagy élőmunka-igény mellett a selejtek aránya a nem pontos mérés következtében jelentős bevétel kiesést jelenthet. Ezzel szemben a prototípus olyan új, használati mintaoltalommal védett megoldásokkal rendelkezik, ami számottevő hatással lehet a húzókőgyártó iparágra. A berendezés egyedülálló módon hatja végre egy eszközön belül a húzókő megmunkálásának összes részfázisát azáltal, hogy a fúrási, csiszolási, valamint polírozási feladatokat végző megmunkáló egységek mindegyikét kompakt módon tartalmazza. A berendezés ezáltal jelentősen felülmúlja a jelenlegi termelékenységi hatékonyságot és pontosságot. A jelenlegi berendezésekre jellemző az is, hogy a megmunkálást végző gyémántszemcsés szuszpenzió adagolása kézzel történő folyamat, ami a technológiai pontosságot nagyban meghatározó részfeladat. Ezt a hibalehetőséget elkerülve a prototípus automatikusan adagolja a szuszpenziót a gép többi egységébe, ami jelentős pontosságjavulást eredményezhet. Az ultrahangos megmunkálással működő automatikus prototípus továbbá természetes, illetve polikristályos gyémánt húzókövek fúrására és polírozására is alkalmas. A beépített érintőképernyős Windows operációs rendszerrel működtetett célszoftver segítségével egyszerűen kezelhetőek és vezérelhetőek a fúrási és csiszolási ciklusok, valamint beállítható a megmunkáláshoz szükséges lengőmozgás. Jelenleg a piacon ilyen kompakt megmunkáló eszköz nem érhető el, az érintőképernyő alkalmazása abszolút egyedülálló fejlesztés. Ahhoz, hogy a húzókövek megmunkálása során az eddigieknél nagyobb pontosságot és ezáltal nagyobb gyártási minőséget valósíthassunk meg, szükséges, ezen részegységek minél nagyobb fokú integrálása, vagyis a technológia részfolyamatainak minél kompaktabb, egy berendezésben megvalósuló kialakítása. A prototípus nagy előnye a hagyományos gépekkel szemben, hogy két külön munkafolyamatot egyesít, nagyban felülmúlva ezzel a polírozó és fonalas csiszoló gépeket. 0 - 100 %-os tartományig fokozatmentesen beállítható az ultrahang generátor teljesítménye, így lehetővé válik 0,1 mm-től 6 mm átmérőig a húzókövek megmunkálása.

Műszaki-szakmai eredmények

A használati minta tárgya egy nagy pontosságú automatikus ultrahangos megmunkáló berendezés gyémánt huzalhúzó kövek fúrására és csiszolására. A huzalok gyártásának széles körben elterjedt módja a gyémánt huzalhúzó kövek alkalmazása, amelyeknek megfelelően megmunkált furatán keresztülhúzva a nyers huzalt a megfelelő átmérőjű és felületi minőségű huzal állítható elő. Ezen gyémánt huzalhúzó kövek megfelelő furatának kialakítása azonban csak nagy keménységű fémtű megfelelő amplitúdóval és frekvenciával történő függőleges rezgőmozgásával lehetséges oly módon, hogy ezen tű hegye és a megmunkálandó forgó gyémánt betét felülete közé folyamatosan megfelelő finomságú gyémántport tartalmazó szuszpenziót juttatnak, és ez végzi el a tulajdonképpeni megmunkálást. A megoldás egyik módja az, hogy ezen megmunkáló tűt ultrahang frekvenciával mozgatjuk függőlegesen megfelelő amplitúdó beállítása mellett, és így alakítjuk ki a húzókő furatát, illetve a már kialakított furat további csiszolással történő bővítését ezen a módon végezhetjük. Belátható, hogy a megfelelő huzalgyártási pontosság megvalósításának elengedhetetlen kritériuma az, hogy egyrészt az ultrahang frekvenciával rezgő tű frekvenciáját és amplitúdóját minél pontosabban lehessen beállítani és a beállított értéken tartani, másrészt a megmunkálást tulajdonképpen végző gyémántport tartalmazó szuszpenzió adagolását a lehető legpontosabban kell végezni. Jelenleg nem megoldott sem a megmunkáló tű frekvenciájának, sem pedig amplitúdójának szabályozástechnikai értelemben vett zárt szabályozási körrel történő értéken tartása, sem pedig a gyémántporos szuszpenzió nagy pontosságú, számítógéppel történő keverése, koncentrációjának beállítása és automatikus adagolása a megmunkáló tűhöz történő közvetlen hozzávezetéssel. Célunk volt, hogy lényegesen nagyobb megmunkálási pontosságot érjünk el azáltal, hogy zárt szabályozókörrel állítjuk be és tartjuk adott értéken a megmunkáló tű ultrahang frekvenciás rezgését, valamint amplitúdóját, továbbá számítógéppel vezérelt receptúra kezelő egységet alkalmazunk a gyémántporos szuszpenzió koncentrációjának beállítására, keverésére és automatikus adagolására. A prototípust tehát az jellemzi, hogy zárt szabályozási kört tartalmaz mind az ultrahang frekvenciás megmunkáló tű frekvenciájának és amplitúdójának pontos beállítására és értéken tartására, mind pedig a gyémántporos szuszpenzió nagy pontosságú előállítására és a megmunkálandó felülethez történő odavezetésére és adagolására. A használati minta oltalom alapján megalkotott prototípus által a Pigniczki és Társa Bt. nemzetközi szinten is egyedülálló pontossággal tud gyártani húzóköveket megrendelői részére.

A projekt kapcsolódik az Európai Unió irányelvei által meghatározott prioritásokhoz is, az alábbiak szerint: A Nemzeti Ágazati Prioritások Fejlett jármű- és egyéb gépipari technológiák pontjához kapcsolódik a projekt, hiszen a beruházás során egy olyan új, innovatív technológia jön létre, amely ez egész iparágra kiemelkedő hatással lehet.

Az Széchenyi 2020 "GINOP-2.1.7-15-2016-00898" nyilvántartási számú pályázati kiírásán 38 438 856 Ft állami támogatást elnyert, 61 969 794 Ft összköltségvetésű projekt 2017. június 1-én indult és 2019. július 11-én zárult.