W obrabiarkach skrawających dochodzi do gwałtownych kolizji między osią przesuwu a przedmiotem kolidującym. Wpływa to na powstanie znacznych szkód materiałowych. Z kolizji wynika 70% awarii maszyn powodujących długie okresy przestoju oraz wysokie koszty napraw. Głównymi elementami narażonymi na to zagrożenie są napęd nakrętki wrzeciona oraz wrzeciono silnikowe.

Przyczyny kolizji są różne. Częstym źródłem problemów, obok błędów programistycznych, źle zdefiniowanych narzędzi, błędnych przesunięć punktu zerowego czy nieuwzględnionych konturów zakłóceń jest także niecelowe przesuwanie osi maszyny z wysokimi prędkościami wejściowymi. Ręczne wyłączanie maszyny w sytuacjach awaryjnych często nie jest w stanie zapobiec awariom odpowiednio wcześnie.

Spora sztywność, a także duża prędkość przesuwu (do 1 m/s) prowadzą do olbrzymiego zwiększenia siły kolizji, dochodzącej nawet do 100 kN. Występujące po stronie narzędzia skutki takiego zderzenia to - obok złamania samego narzędzia - także szkody powstałe we wrażliwych na uderzenia komponentach wrzeciona silnikowego.

40% szkód powstałych w magazynach jest skutkiem kolizji
Z przeprowadzonych badań wynika, że 40% szkód magazynowych dotyczących wrzecion silnikowych jest spowodowanych kolizjami. Są one ponadto przyczyną powstawania innych szkód we wrzecionach, takich jak deformacja fali lub systemu napięcia narzędzia, nieszczelności w przepustach obrotowych oraz awarii selsyna nadawczego.
Z naprawami, których przeprowadzenie jest konieczne po ciężkich kolizjach, związane są koszty na poziomie do 70% ceny nowego wrzeciona silnikowego, a także kilkutygodniowy okres przestoju. Do tego dochodzą inne skutki, jak: konieczność ponownego uruchomienia maszyny, przestój w produkcji oraz opóźnienia w dostawach. Badania pokazują, że koszty ponownego uruchomienia instalacji wskutek szkód powstałych w wyniku kolizji nierzadko dochodzą do kilkudziesięciu tysięcy euro.
Mechaniczne systemy ochronne potrafią zadziałać, zanim jeszcze sterowniki maszyny będą w stanie za pośrednictwem elektronicznych procesów monitorujących uruchomić takie środki zapobiegawcze, jak wyhamowywanie, rewersowanie oraz wyłączenie osi posuwu.

Dzięki zastosowaniu mechanicznych elementów zabezpieczających o wysokiej reaktywności możliwe jest unikanie szkód, jakie normalnie niosą za sobą kolizje. Z uwagi na łatwą integrację stosowane są sprzęgła zabezpieczające, które podczas przekroczenia momentu granicznego rozdzielają przepływ siły między napędem posuwu a wałkiem gwintowanym. Rozwiązanie to ma jednak jedną wadę: po oddzieleniu przepływu siły główny system wrzeciona nadal jest narażony na siły kolizyjne. Ponieważ sprzęgła zabezpieczające - także te z linearnymi napędami posuwu - nie stanowią wystarczającego rozwiązania dla wysoce dynamicznych maszyn narzędziowych, konieczne jest zastosowanie alternatywnych systemów zabezpieczeń w celu ochrony wrzeciona silnikowego.

Więcej na ten temat w MM Magazynie Przemysłowym 7-8/2011