GKN Aerospace - Παραγωγή κινητήρων χωρίς στροβιλισμούς
Αναφορά εφαρμογής
Εργαλειομηχανή για κατεργασία μετάλλων υψηλής ακριβείας
Η GKN Aerospace είναι ο παγκόσμιος κορυφαίος διατεχνολογικός προμηθευτής αεροδιαστημικής τεχνολογίας. Με 50 εγκαταστάσεις παραγωγής σε 15 χώρες, η εταιρεία προμηθεύει πάνω από το 90 τοις εκατό των κατασκευαστών αεροσκαφών και κινητήρων στον κόσμο. Αναπτύσσει και κατασκευάζει καινοτόμα, ευφυή συστήματα και τεχνολογίες για την αεροδιαστημική που χρησιμοποιούνται πχ σε εμπορικά αεροπλάνα και στα μεγαλύτερα επιβατικά αεροσκάφη του κόσμου. Η εταιρεία δραστηριοποιείται επίσης στη διαστημική τεχνολογία. Για παράδειγμα, παρήγαγε το ακροφύσιο πυραύλων του γνωστού Ariane 5.
Η GKN Aerospace παράγει εξαρτήματα κινητήρων για την αεροδιαστημική βιομηχανία
Mikael Alm, Μηχανικός Βιομηχανικού IoT στην GKN: «Παράγουμε εξαρτήματα για κινητήρες αεροσκαφών. Στο τμήμα μου ND Digital εργαζόμαστε σε εργαλειομηχανές ακριβείας. Επιτηρούμε τα μηχανήματά μας με τη βοήθεια αισθητήρων, έτσι ώστε όλα να λειτουργούν τέλεια και να μην προκύπτει τίποτα απρόσμενο. Χρησιμοποιούμε διάφορους αισθητήρες για να εξασφαλίζουμε μία άψογη διαδικασία παραγωγής. Εδώ και 3 περίπου χρόνια χρησιμοποιούμε αισθητήρες κραδασμών από την ifm. Επιτηρούν τις ατράκτους στις εργαλειομηχανές μας.»
Υπάρχουν διάφορες εργασίες στη μεταλλουργία που είναι πλήρως αυτοματοποιημένες και εκτελούνται από υπολογιστές. Κεφαλές φρεζαρίσματος διανοίγουν το μέταλλο με υψηλές ταχύτητες περιστροφής. Κοπτικά εργαλεία δημιουργούν άξονες με ακρίβεια μικρών και τα τρυπάνια δημιουργούν ακριβείς οπές διάνοιξης. Με αυτόν τον τρόπο κατασκευάζονται μεταξύ άλλων και εξαρτήματα υψηλής ακρίβειας για αεροστρόβιλους αεροσκαφών στο συντομότερο χρονικό διάστημα.
Η εξασφάλιση μηχανικής επεξεργασίας των τεμαχίων κατεργασίας χωρίς σφάλματα και προβλήματα αποτελεί την ύψιστη προτεραιότητα. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να διασφαλίζεται συνεχώς η υψηλή ποιότητα των προϊόντων. Λόγω της υψηλής ταχύτητας επεξεργασίας και των δυνάμεων διεργασίας, απαιτούνται συστήματα διάγνωσης ταχείας απόκρισης,, τα οποία εντοπίζουν αμέσως ζημιές στο εργαλείο ή συγκρούσεις κατά τη μηχανική κατεργασία και διακόπτουν αμέσως τη διαδικασία, αποτρέποντας έτσι ζημιές και στο μηχάνημα και στο κατεργαζόμενο κομμάτι. Η μόνιμη διάγνωση κραδασμών έχει αποδειχθεί ότι είναι η βέλτιστη διαδικασία.
Επαρκή ψυκτικά υγρά για προστασία των εργαλείων και των κατεργαζόμενων κομματιών
Οι ελάχιστες αποκλίσεις ζυγοστάθμισης αποκαλύπτουν λάθη
Το κεντρικό στοιχείο αυτού του συστήματος είναι ένας ιδιαίτερα ευαίσθητος και εξαιρετικά αξιόπιστος αισθητήρας κραδασμών από την εξειδικευμένη στους αισθητήρες ifm electronic, ο οποίος είναι τοποθετημένος απευθείας στο περίβλημα της ατράκτου. Ο αισθητήρας κραδασμών σειράς VSA είναι ένα μικρού μεγέθους επιταχυνσιόμετρο που ανιχνεύει συνεχώς τους κραδασμούς στις μη περιστρεφόμενες επιφάνειες του μηχανήματος.
Εικόνα 1: Συνεχής ανίχνευση: Αισθητήρας κραδασμών VSA004 της ifm τοποθετημένος ακριβώς πάνω στην άτρακτο. Εικόνα 2: Η μονάδα αξιολόγησης VSE100 ανιχνεύει και τις μικρότερες αποκλίσεις και δίνει σήμα σε περίπτωση υπέρβασης ορίων.
Ο VSA είναι τόσο ευαίσθητος που ανιχνεύει ακόμη και την παραμικρή ζημιά σε μία κεφαλή φρεζαρίσματος - η οποία έχει μέγεθος ενός χιλιοστού - λόγω της εμφάνισης απόκλισης ζυγοστάθμισης. Αλλαγές στις δυνάμεις κοπής που μπορούν π.χ. να προκληθούν από ένα ατρόχιστο τρυπάνι ή υπερβολικά γρέζια, ανιχνεύονται και αναφέρονται σε μία συσκευή διάγνωσης λόγω των αλλαγμένων χαρακτηριστικών δόνησης. Στην GKN, η μονάδα αξιολόγησης VSE100 είναι της ifm. Επεξεργάζεται σήματα από έως και τέσσερις αισθητήρες κραδασμών και μπορεί να ενεργοποιήσει προειδοποίηση ή και διακοπή μηχανής σε περίπτωση σφάλματος. Τα δεδομένα μεταδίδονται σε υψηλότερου επιπέδου ελεγκτή μέσω Ethernet.
Οι οριακές τιμές για την ανίχνευση κραδασμών και σύγκρουσης μπορούν να αποθηκευτούν στον ελεγκτή της μηχανής για κάθε εργαλείο και για κάθε βήμα της διεργασίας. Για τον εκ των προτέρων προσδιορισμό τους, εκτελείται ένας κύκλος προγράμματος σε λειτουργία εκμάθησης. Τα επιμέρους δεδομένα κραδασμών και οι ρυθμιζόμενες τιμές ανοχής αποθηκεύονται στον ελεγκτή για κάθε εργαλείο. Εάν σημειωθεί υπέρβαση αυτών των τιμών κατά τη μηχανική κατεργασία, αυτό ερμηνεύεται ως σφάλμα και οδηγεί σε μήνυμα προειδοποίησης ή και σε διακοπή της μηχανικής κατεργασίας, ανάλογα με το εύρος του κραδασμού.
Μία άλλη λειτουργία προστασίας είναι η επιτήρηση της κατάστασης της ατράκτου. Η φθορά στα ρουλεμάν της σύνθετης μηχανικής ατράκτου ανιχνεύεται και σηματοδοτείται με βάση ασυνήθιστα χαρακτηριστικά κραδασμών. Αυτό παρέχει στον χρήστη πρόσθετη ασφάλεια.
Περαιτέρω αισθητήρες:
Το σύστημα αξιολόγησης διαθέτει δύο αναλογικές εισόδους, στις οποίες μπορούν να ενσωματωθούν πρόσθετοι αισθητήρες για την παρακολούθηση των παραμέτρων μέτρησης. Η GKN χρησιμοποιεί αμέτρητους αισθητήρες σειράς PN7 για να ελέγχει συνεχώς την πίεση στον σωλήνα ψύξης. Μία πτώση της πίεσης μπορεί να σταματήσει τη διαδικασία ψύξης και να καταστρέψει το εργαλείο και το κατεργαζόμενο κομμάτι. Αυτός είναι ο λόγος που οι αισθητήρες σηματοδοτούν εάν η πίεση λειτουργίας είναι πολύ χαμηλή σε περίπτωση βλάβης.
Η GKN συνέδεσε όλους τους αισθητήρες στον κεντρικό ελεγκτή μέσω συστήματος δικτύωσης AS-i. Ένα πλακέ δισύρματο καλώδιο μεταδίδει σήματα έως και 127 αισθητήρων με τη βοήθεια βαθμίδων εισόδων/εξόδων AS-i, στην κύρια μονάδα AS-i. Η καλωδίωση του συστήματος δικτύωσης μειώνει σημαντικά το κόστος καλωδίων και παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία στην εγκατάσταση.
Εικόνα 1: Αισθητήρες πίεσης επιτηρούν την πίεση στο κύκλωμα ψύξης.Εικόνα 2: Μείωση καλωδίων: Μονάδες AS-i συλλέγουν τα δεδομένα των αισθητήρων και τα μεταβιβάζουν στον ελεγκτή μέσω δισύρματου καλωδίου.
Αξιολόγηση
Η GKN χρησιμοποιεί το SMARTOBSERVER για να παρακολουθεί και να αναλύει την κατάσταση των μηχανών. Αυτό το λογισμικό αναπτύχθηκε ειδικά από την ifm για την επιτήρηση κατάστασης εγκαταστάσεων. Εδώ συναντώνται όλες οι μετρούμενες τιμές των αισθητήρων. Εκτός από την απεικόνιση όλων των τιμών διεργασίας και των ορίων τους, το λογισμικό δημιουργεί π.χ. αναλύσεις τάσεων, συμβάλλοντας στη βελτιστοποίηση της διαδικασίας παραγωγής.
Ο Mikael Alm εξηγεί: «Είναι πολύ σημαντικό για εμάς να κατανοούμε τι συμβαίνει κατά τη διαδικασία παραγωγής. Τα προϊόντα μας έχουν πολύ υψηλό κόστος και πρέπει να είμαστε σε θέση να κάνουμε βελτιώσεις όταν οι διαδικασίες δεν είναι απόλυτα ακριβείς. Μπορούμε να χρησιμοποιούμε τα δεδομένα που συλλέγουμε από το SMARTOBSERVER στο δικό μας εργαλείο ανάλυσης, κάνοντας έτσι ακριβείς εκτιμήσεις και ενεργώντας ανάλογα.» Η εκτενής διαχείριση συναγερμών του λογισμικού της ifm επιτρέπει τη συντήρηση των μηχανών με βάση τις συνθήκες.
Για διαφάνεια και βελτιστοποίηση: Το λογισμικό SMARTOBSERVER συλλέγει, οπτικοποιεί και αναλύει όλα τα δεδομένα των αισθητήρων
Συμπέρασμα
Με τη βοήθεια των αισθητήρων και του SMARTOBSERVER, οι εργαλειομηχανές μπορούν να επιτηρούνται αυτόματα και αξιόπιστα. Τα σφάλματα εντοπίζονται εγκαίρως και η λειτουργία συντήρησης μπορεί να προγραμματίζεται και να εκτελείται με βάση τις συνθήκες. Αυτό όχι μόνο μειώνει το κόστος, αλλά διασφαλίζει επίσης τη μέγιστη διαθεσιμότητα και την κορυφαία ποιότητα των προϊόντων.
Ο Mikael Alm συμπεραίνει: «Εδώ και πολλά χρόνια εργάζομαι με αυτό το είδος συντήρησης και λειτουργεί με τον τρόπο που πρέπει. Η συνδυασμένη λύση των αισθητήρων με το λογισμικό της ifm θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε και να βελτιώσουμε τον εξοπλισμό μας στο μέλλον, όπως και τώρα. Η ifm παρέχει εξαιρετική τεχνική υποστήριξη στους πελάτες της, η οποία ανέκαθεν μας βοηθούσε να βρίσκουμε λύση στα προβλήματά μας.» Η στενή συνεργασία με τον πελάτη αποτυπώνεται και στο σλόγκαν της ifm: "ifm – close to you"