GKN Aerospace Produção de motores sem turbulências

Mikael Alm, Engenheiro Industrial IoT na GKN: "Nós fabricamos componentes para motores de aeronaves. Em meu departamento ND Digital, trabalhamos com máquinas-ferramentas precisas. Para garantir que essas máquinas-ferramentas funcionem como deveriam e que nada inesperado aconteça, nós monitoramos as máquinas com a ajuda de sensores. Utilizamos os mais diversos sensores para garantir que tudo funcione corretamente no processo de produção. Utilizamos sensores de vibração da ifm há cerca de três anos. Os sensores monitoram os fusos em nossas máquinas-ferramentas."

Várias operações de usinagem de metais são realizadas de forma totalmente automática por máquinas-ferramentas controladas por computador. Os cabeçotes de fresagem perfuram em alta velocidade o seu caminho através do metal. As ferramentas de corte produzem eixos com precisão micrométrica e as brocas fazem furos precisos. Desta forma são produzidas peças de alta precisão para turbinas de aeronaves, por exemplo.

A prioridade máxima é garantir que a peça seja usinada sem erros e sem problemas. Somente assim é que se garante uma constante alta qualidade do produto. Devido à alta velocidade de usinagem e forças de processo, são necessários sistemas de diagnóstico de reação rápida que detectem imediatamente qualquer dano à ferramenta ou colisões que ocorram durante a usinagem e então interrompam o processo imediatamente. Assim são evitados maiores danos à máquina e à peça. O diagnóstico permanente de vibração provou ser o melhor método para este propósito.

Os menores desbalanceamentos mostram os erros

O elemento central do sistema é um sensor de vibração altamente sensível e extremamente confiável da ifm electronic, empresa especialista em sensores, o qual é montado diretamente no invólucro do fuso. O sensor tipo VSA é um pequeno sensor de aceleração micromecânico que detecta continuamente as vibrações em superfícies de máquinas não rotativas.

A sensibilidade do VSA é tão alta que até mesmo o menor dano a um cabeçote de fresagem milimétrico é registrado através do desbalanceamento que ocorre. Alterações nas forças de corte que podem ser causadas, por exemplo, por uma broca cega ou acúmulo de cavacos, são detectadas devido ao comportamento alterado de vibração e comunicadas à uma eletrônica de diagnóstico. Na GKN esta é a unidade de avaliação VSE100 da ifm que processa sinais de até quatro sensores de vibração e, em caso de falha, aciona uma mensagem de advertência ou provoca uma parada de máquina. A VSE transmite os dados via Ethernet para o controlador superior.

Os valores limites para detecção de vibração e colisão podem ser registrados no controlador da máquina para cada ferramenta e para cada etapa de usinagem. Para determiná-los com antecedência, é executado um programa em modo de programação teach. Deste modo, os dados de vibração de cada ferramenta são registrados com valores de tolerância ajustáveis no sistema de controle. Se esses valores forem excedidos durante a usinagem, isto é interpretado como um erro e, dependendo da amplitude da vibração, aciona uma mensagem de advertência ou até mesmo provoca a parada da usinagem.

Outra função de proteção é o monitoramento de condições do próprio fuso. O desgaste nos mancais da mecânica complexa do fuso é detectado e sinalizado com base no comportamento de vibração incomum. Este fator oferece uma segurança adicional ao usuário.

Outros sensores

A unidade de avaliação possui duas entradas analógicas às quais podem ser conectados sensores adicionais para o monitoramento de outras unidades de medida. Deste modo a GKN utiliza vários sensores de pressão da série PN7 para monitorar permanentemente a pressão nas tubulações de resfriamento. Uma queda de pressão poderia interromper o resfriamento e causar danos à ferramenta e à peça. Por isso é que os sensores sinalizam uma pressão de operação abaixo do limite em caso de falha.

A GKN conectou todos os sensores ao controlador central através do sistema de barramento AS-i. Com a ajuda de módulos AS-i IO, são transmitidos sinais de até 127 sensores para o mestre AS-i através de um cabo plano de dois fios. Este cabeamento de barramento reduz significativamente os custos de cabeamento e também simplifica a instalação.

Avaliação

Para monitorar e analisar a condição da máquina, a GKN conta com o Smartobserver, um software desenvolvido pela ifm especialmente para o monitoramento da condição de instalações no qual os valores de medição são reunidos. Além de uma representação gráfica clara de todos os valores de processo e seus valores limites, o software também cria por exemplo, análises de tendências ajudando assim a otimizar o processo de produção.

Mikael Alm explica: "Para nós é muito importante entender o que acontece durante o processo de fabricação. Nossos produtos são muito caros e precisamos ser capazes de fazer melhorias quando os processos não estiverem totalmente corretos. Podemos usar os dados coletados pelo SMARTOBSERVER em nossa própria ferramenta de análise para fazer avaliações precisas e tomar ações direcionadas. O gerenciamento abrangente de alarmes do software ifm também permite uma manutenção das máquinas baseada na condição.

Conclusão

Com os sensores e o SMARTOBSERVER é possível monitorar máquinas-ferramentas automaticamente e de forma confiável. As falhas são detectadas a tempo, a manutenção pode ser planejada e ocorre baseada na condição. Isto não apenas economiza custos, mas também garante a máxima disponibilidade e a mais alta qualidade do produto.

O resumo de Mikael Alm: "Trabalho com manutenção há muitos anos e tudo funciona como deveria". A solução combinada de sensores e software da ifm nos ajudará a entender e melhorar nossos dispositivos agora e no futuro. A ifm possui um ótimo serviço de assistência ao cliente que sempre nos ajuda a encontrar uma solução para os nossos problemas. Esta proximidade da ifm com o cliente também se reflete no slogan: ifm close to you.