Ręczne narzędzia zmechanizowane

Fot. Draper, Fein, Facom, Gedore, Snap-on, Baldur, OMCN

Wszelkie operacje montażowe niezbędne przy naprawach pojazdów drogowych można wykonać z pomocą narzędzi uruchamianych siłą ludzkich rąk, ale jest to metoda niewygodna i coraz mniej opłacalna.

Mechanizacja czynności montażowych pojawiła się najpierw w przemyśle wraz z rozwojem taśmowego systemu produkcji. Jego istotą było początkowo wykonywanie maksymalnie uproszczonych zadań przez kolejnych zatrudnionych przy taśmie pracowników. Monotonny rytm ich pracy kojarzył się z działaniem maszyny, więc sam przez się wskazywał możliwość choćby częściowego zastąpienia człowieka przez urządzenie mechaniczne, które robić może dokładnie to samo, lecz bez zmęczenia i naturalnej skłonności do popełniania błędów. Tak powstały pierwsze zmechanizowane klucze do obsługi połączeń gwintowych. Miały one przeważnie napęd pneumatyczny, rzadziej elektryczny, i wyposażano je w regulowane sprzęgła przeciążeniowe do nastawiania maksymalnego momentu obrotowego.

Bezpośrednie przenoszenie tego rodzaju rozwiązań do samochodowych warsztatów naprawczych nie miało jednak ani technicznego, ani też ekonomicznego uzasadnienia, nie występowała tam bowiem powtarzalność operacji typowa dla warunków przemysłowych. W motoryzacyjnej działalności usługowej zmechanizowane narzędzia ręczne pojawiły się najwcześniej w dysponujących kompresorami zakładach lakierniczych i wulkanizacyjnych. Obecnie, dzięki swym zmodernizowanym konstrukcjom, wszystkie rodzaje tych urządzeń stosowane są w profesjonalnych warsztatach już niemal powszechnie. Decydują o tym korzyści: ekonomiczne (zwiększona wydajność rekompensuje z nadwyżką koszty wyposażenia), technologiczne (lepsza jakość wykonywanych prac) i ergonomiczne (wielokrotnie mniejszy wysiłek fizyczny pracownika).

Systemy napędu

W motoryzacyjnych zakładach usługowych stosowane są narzędzia zmechanizowane z napędem: elektrycznym (sieciowym lub akumulatorowym), pneumatycznym i hydraulicznym.

Sieciowy, jednofazowy napęd elektryczny (230 V) zapewnia urządzeniom stosunkowo najwyższą sprawność energetyczną (ponad 50%). W pozostałych systemach energia elektryczna przetwarzana jest na inne jej rodzaje, czemu towarzyszą nieuchronne straty. Dotyczy to zarówno napędzanych elektrycznie sprężarek powietrza i wyso- kociśnieniowych pomp hydraulicznych, jak również zasilaczy transformatorowo-prostownikowych do ładowania akumulatorów elektronarzędzi.

^{Rys.: Porównanie wymiarów wiertarki elektrycznej i pneumatycznej o podobnych parametrach użytkowych}

		Silniki elektryczne stosowane w elektronarzędziach sieciowych mają z reguły konstrukcję komutatorową lub (rzadziej) bezszczotkową i moc 150-2000 W przy prędkościach obrotowych od 1200 do ponad 20 000 obr./min. Moc i prędkości obrotowe narzędzi akumulatorowych są zwykle znacznie niższe. W narzędziach przeznaczonych do użytku profesjonalnego stosowane są akumulatory o większych pojemnościach i wyższych napięciach znamionowych (18 lub 24V). Dla zapewnienia ciągłości użytkowania każde takie narzędzie wyposaża się w kilka wymiennych akumulatorów i maksymalnie wydajną ładowarkę.
^{Rys.: Porównanie wymiarów alternatywnych wiertarko-wkrętarek: z lewej - akumulatorowa, z prawej - sieciowa}

Narzędzia pneumatyczne, zasilane sprężonym powietrzem o stabilnym ciśnieniu wynoszącym od 5 do 10 barów, są zwykle lżejsze, mniejsze, a więc i bardziej poręczne od elektrycznych o podobnej mocy. Typowa pneumatyczna instalacja zasilająca składa się z:

przewodów ssących z filtrami wstępnymi; sprężarki o konstrukcji tłokowej, przeponowej lub rotacyjnej (przepływowej); elektrycznego silnika napędzającego sprężarkę; samoczynnego układu kontroli i regulacji ciśnienia powietrza; filtrów odwadniających; urządzenia nasycającego powietrze mgłą olejową;
	^{Rys.: Zestaw narzędzi z siłownikami hydraulicznymi do drobnych napraw powypadkowych}

zbiornika ciśnieniowego (akumulatora ciśnienia);
sieci przewodów rozprowadzających ze znormalizowanymi złączkami i ewentualnymi reduktorami ciśnienia;
ciśnieniowych przewodów elastycznych, doprowadzających sprężone powietrze bezpośrednio do narzędzi pneumatycznych.

	Konstrukcja silników pneumatycznych zależy głównie od funkcji narzędzia. W urządzeniach obrotowych (wiertarki, szlifierki, wkrętarki, klucze itp.) stosowane są silniki wirnikowe typu łopatkowego lub turbinowego. W przyrządach udarowych (nitownice, młotki, przecinaki, ściągacze), a także w piłach brzeszczotowych do cięcia blach nadwozi wykorzystuje się silniki tłokowe. Narzędzia hydrauliczne zasilane są przeważnie olejem wrzecionowym o ciśnieniu 40-200 barów, wytwarzanym przez pompy tłokowe (ręczne lub nożne) albo przez wysokociśnieniowe pompy rotacyjne (zębate, mimośrodowe lub krzywkowo-tłoczkowe) napędzane silnikami elektrycznymi. Silniki (siłowniki) stosowane w narzędziach hydraulicznych mają przeważnie konstrukcję tłokową z tłokami jednostronnego działania. Zastosowania narzędzi zmechanizowanych Najdłużej stosowanym i najbardziej rozpowszechnionym rodzajem narzędzi zmechanizowanych są wiertarki z napędem elektrycznym lub pneumatycznym. Większość współczesnych profesjonalnych wiertarek elektrycznych (sieciowych i akumulatorowych) ma wielostopniowe przekładnie mechaniczne (umożliwiające skokowe zmiany wartości momentu obrotowego, a także kierunku obrotów wrzeciona) i płynną, elektroniczną regulację prędkości. Podobne walory użytkowe mają ręczne wiertarki z napędem pneumatycznym. W zakładach dysponujących instalacjami sprężonego powietrza wygrywają pod każdym względem w konkurencji z elektrycznymi wiertarkami sieciowymi, ustępują natomiast akumulatorowym z powodu zasięgu działania ograniczonego długością przewodów elastycznych. Nowoczesne wiertarki uniwersalne (zarówno pneumatyczne, jak i elektryczne obydwu rodzajów) mogą być używane jako pomocnicze wkrętarki montażowe. Ich zastosowanie ogranicza się tu jednak do połączeń mniej odpowiedzialnych, z powodu braku możliwości precyzyjnego dozowania momentu obrotowego. Specjalne wkrętarki elektryczne lub pneumatyczne realizują tę funkcję dzięki regulowanym sprzęgłom przeciążeniowym, ograniczającym wartość momentu dokręcania do zadanego poziomu. Typowe sprzęgło przeciążeniowe to dwie dociskane do siebie sprężyną tarcze, zazębione wzajemnie skośnymi kłami o powierzchniach styku nachylonych pod kątem 45 do 60 stopni. Od regulowanej siły docisku sprężyny zależy maksymalna wartość przenoszonego momentu. W najnowszej generacji tego rodzaju urządzeń stosowany jest dodatkowo tzw. udar obrotowy, pozwalający na impulsowe luzowanie szczególnie opornych połączeń. Obsługa śrub o dużych średnicach i znacznych naprężeniach wstępnych, czyli o znacznie wyższych momentach dokręcania, wymaga użycia napędzanych hydraulicznie pokręteł do kluczy nasadowych o podwyższonej wytrzymałości. Specjalnym rodzajem narzędzi montażowych są hydrauliczne przecinaki do usuwania zapieczonych nakrętek bez uszkadzania gwintów współpracujących z nimi śrub. Zmechanizowane ręczne szlifierki mogą być napędzane elektrycznie lub pneumatycznie. Pod względem sposobu pracy urządzenia te dzielą się na: taśmowe, oscylacyjne, mimośrodowe i rotacyjne (proste lub kątowe).
^{Rys.: Elektryczny klucz udarowy do większych śrub i nakrętek (maksymalny rozmiar M22)}

^{Rys.: Pneumatyczny klucz udarowy z wymiennymi nasadkami}

^{Rys.: Przecinak pneumatyczny do blacharskich napraw nadwozi}

^{Rys.: Pneumatyczna szlifierka osylacyjna z koncentrycznym przewodem dwukanałowym}

Narzędzia taśmowe, oscylacyjne i mimośrodowe szlifują powierzchnie papierem ściernym, rotacyjne proste dostosowane są wyłącznie do pracy ze ściernicami trzpieniowymi, a kątowe - ze ściernicami tarczowymi. Obecnie standardem jest wyposażanie wszystkich tych rodzajów szlifierek w podciśnieniowe systemy odpylające z wymiennymi filtrami. Otwory wlotowe dla powietrza zapylonego umieszczane są na płaszczyznach roboczych szlifierek oscylacyjnych i mimośrodowych (wymaga to wykonania odpowiednich otworów również w papierze ściernym) lub w pobliżu obwodu ściernicy w szlifierkach taśmowych i rotacyjnych.


^{Rys.: Pneumatyczna szlifierka taśmowa do trudno dostępnych spoin spawalniczych}	^{Rys.: Pneumatyczna polerka kątowa do powłok lakierniczych}	^{Rys.: Porównanie szlifierek kątowych:} ^{^{u góry - pneumatyczna (do tarcz 178 mm), u dołu - elektryczna sieciowa (do tarcz 115 mm)}}
W szlifierkach pneumatycznych istnieje możliwość stosowania dwuprzelotowych, koncentrycznych przewodów elastycznych. Ich kanał wewnętrzny dostarcza sprężone powietrze do pneumatycznego silnika, a zewnętrzny odprowadza zapylone powietrze do filtrów. Szlifierki elektryczne mają odsysanie pyłów wymuszane przez indywidualny lub centralny odkurzacz z wkładem filtrującym, połączony z narzędziem dodatkowym przewodem elektrycznym. Szczególnym rodzajem szlifierek są ręczne polerki do powłok lakierniczych i galwanicznych. Sposobem pracy przypominają one szlifierki kątowe lub mimośrodowe, ale stosowane są w nich odmienne (mniejsze) prędkości robocze. Elementem roboczym są w tym przypadku tarcze z gąbki lub filcu, nasycane bardzo drobnymi ścierniwami w płynie, zwanymi mleczkami polerskimi. Ze względu na brak emisji pyłów polerki nie wymagają stosowania instalacji odsysających.


		^{Rys.: Szlifierka prosta z napędem pnumatycznym}

Do zmechanizowanych narzędzi ręcznych zaliczają się również przenośne, bezwrzecionowe wytaczarki elektryczne do naprawy tarcz hamulcowych bez ich wymontowywania z pojazdu. Ruch roboczy materiału względem narzędzia skrawającego odbywa się na własnym łożyskowaniu piasty koła. Dla uniknięcia szkodliwego wpływu ewentualnych luzów łożyskowania na dokładność obróbki naprawiana tarcza centrowana jest precyzyjnie przez cierne rolki napędzające.

	Narzędziem niezbędnym w nowoczesnych zakładach blacharstwa pojazdowego jest ręczna (elektryczna lub pneumatyczna) frezarka do usuwania zgrzein mocujących wymieniane elementy nadwozi. Stosowana w niej średnica frezów czołowych odpowiada dokładnie średnicy zgrzeiny. Specjalny uchwyt mocujący umożliwia precyzyjne wprowadzanie frezu do zagłębienia zgrzeiny i regulację głębokości frezowania, pozwalającą na precyzyjne usuwanie poszczególnych warstw blachy.
	Pomocnicze siłowniki Tego rodzaju przenośne urządzenia hydrauliczne o konstrukcji tłokowej używane są do prostowania elementów odkształconych nadwozi samochodowych, zwłaszcza otworów okiennych lub drzwiowych. Na rynku dostępne są one zwykle w postaci kompletnych zestawów z różnymi rodzajami końcówek roboczych i przewodów zasilających. Do ich zasilania stosuje się przeważnie ręczne lub nożne pompy wysokociśnieniowe.
^{Rys.: Pompy tłokowe (ręczna i nożna) do napędu urządzeń z siłownikami hydraulicznymi}		^{Rys.: Hydrauliczny ściągacz uniwersalny do demontażu połączeń wciskowych}
	Małe siłowniki hydrauliczne zintegrowane z ręcznymi pompami stosowane są powszechnie w różnych konstrukcjach podnośników samochodowych i pomocniczych (tak zwanych kanałowych), a także w przenośnych ściągaczach, wyciskaczach i prasach do montażu lub demontażu połączeń wciskowych. Siłowniki hydrauliczne mogą mieć cylindry pojedyncze lub zwielokrotnione, czyli teleskopowy układ elementów, w którym tłoki większe, zewnętrzne pełnią rolę tulei cylindrowych dla tłoków wewnętrznych o odpowiednio mniejszych średnicach. W siłownikach pojedynczych działanie tłoków może być jednostronne (płyn roboczy o wysokim ciśnieniu napiera wówczas na tłok zawsze z tej samej strony) lub dwustronne (płyn może dopływać przemiennie z obu stron tłoka dzięki odpowiedniemu uszczelnieniu tłoczyska w pokrywie zamykającej cylinder). W siłownikach teleskopowych (używanych najczęściej w różnych modelach podnośników) działanie wszystkich tłoków jest jednostronne. Siłownikami są też dźwigniki i wciągarki śrubowe, linowe i łańcuchowe, używane do wymontowywania ciężkich zespołów z pojazdów. Przy większych udźwigach urządzenia takie napędzane są silnikami elektrycznymi za pośrednictwem przekładni zębatych (przeważnie ślimakowych).

^{Rys.: Hydrauliczne siłowniki teleskopowe do pomocniczych prac blacharskich}