W. v. d. Heyde – Testy szczelności felg aluminiowych
IO-Link pomaga w testowaniu szczelności felg aluminiowych
Jeśli koło samochodu traci powietrze, większość z nas naturalnie zakłada przebicie opony, i słusznie. Niewiele osób zdaje sobie jednak sprawę, że z felg również może uchodzić powietrze. Wynika to z faktu, że podczas produkcji felg do formy wlewany jest płynny, lekki metal. Podczas tego procesu mogą pojawić się drobne pęknięcia lub nieszczelności, przez które może później uciekać powietrze. Dlatego producenci felg aluminiowych dokładnie sprawdzają obręcze pod kątem nieszczelności przed wprowadzeniem ich na rynek.
W. v. d. Heyde, rodzinna firma średniej wielkości z siedzibą w Stade w Niemczech, specjalizuje się w produkcji przemysłowych urządzeń do wykrywania nieszczelności dla przemysłu motoryzacyjnego. Dyrektor zarządzający Gerald Lüdolph wyjaśnia: „Zatrudniając obecnie około 90 pracowników, projektujemy i produkujemy niestandardowe rozwiązania do testowania szczelności za pomocą gazu testowego względem próżni. Nasze doświadczenie sięga połowy lat 1990-tych, kiedy to zaczęliśmy opracowywać urządzenia do wykrywania nieszczelności felg aluminiowych. Obecnie dystrybuujemy nasze produkty na całym świecie i staliśmy się światowym liderem w tej dziedzinie”.
Procedura testowa
Urządzenia do wykrywania nieszczelności opierają się na technologii próżniowej i wtrysku gazu. W celu przeprowadzenia testu szczelności obręcz koła jest uszczelniana po obu stronach za pomocą gumowej płyty i pokrywy. Następnie zewnętrzna i wewnętrzna strona obręczy są opróżniane za pomocą pomp próżniowych. Na koniec do uszczelnionej zewnętrznej części obręczy wprowadzany jest gaz testowy. Zazwyczaj do tego celu wykorzystywany jest hel, ponieważ jest on szczególnie skuteczny w wykrywaniu nawet drobnych nieszczelności.
Ze względu na różnicę ciśnień między zewnętrzną i wewnętrzną częścią obręczy, mieszanina helu przedostanie się przez wszelkie potencjalne pory lub kapilary do wewnętrznego obszaru obręczy. Tutaj stężenie helu jest mierzone za pomocą precyzyjnego spektrometru masowego. Dopóki nie przekroczy ono określonego progu, felga aluminiowa jest uznawana za szczelną, w przeciwnym razie jest odrzucana.
Przed zatwierdzeniem felgi, testowa mieszanina helu jest ekstrahowana i odzyskiwana. „Dzięki temu procesowi możemy zaoferować naszym klientom wysoki poziom efektywności kosztowej, ponieważ zużyty gaz testowy nie jest uwalniany do atmosfery, ale poddawany recyklingowi” – mówi Jens Westmeier, Team Leader Mechanical Design w von der Heyde.
Zdjęcie 1: Felgi aluminiowe są sprawdzane pod kątem nieszczelności przy użyciu technologii próżniowej.
Zdjęcie 2: Tester szczelności firmy W. v. d. Heyde.
Zdjęcie 3: Czujniki przepływu wykrywają sprężone powietrze, a także mieszankę gazów testowych z helem.
Przeprojektowanie maszyny
W przeszłości testowanie szczelności i przetwarzanie gazu testowego odbywało się w oddzielnych częściach maszyny. Po przeprojektowaniu uległo to zasadniczej zmianie.
„Kluczowym celem przeprojektowania było przekształcenie dwóch oddzielnych maszyn w jedną, aby zmniejszyć zajmowaną powierzchnię i zaoferować naszym klientom kompaktowe rozwiązanie, które obejmuje wszystkie niezbędne funkcje wykonywane wcześniej przez dwie maszyny. Pozwala to zaoszczędzić dużo miejsca w hali produkcyjnej klienta” - mówi Jens Westmeier.
Automatyzacja za pomocą IO-Link
W ramach przeprojektowania, poziom czujników został całkowicie przekonwertowany na IO-Link, który oferuje wiele korzyści. Joost Bochynski, odpowiedzialny za technologię sterowania, wyjaśnia: „Używamy różnych czujników firmy ifm, w tym czujników fotoelektrycznych, przepływu i ciśnienia. Dzięki IO-Link możemy optymalnie analizować te czujniki i uzyskiwać wiele wcześniej niedostępnych informacji. Jednym z przykładów jest czujnik przepływu SD, którego używamy w kilku wersjach: SD6500 dla sprężonego powietrza, SD6600 dla gazu formującego i SD6800 dla helu. Czujniki pozwalają nam określić trendy zużycia, co nie byłoby możliwe z taką precyzją bez IO-Link. Dzięki rozszerzonym informacjom z czujnika możemy gromadzić dzienne, tygodniowe i miesięczne dane o zużyciu w sterowniku, zapewniać klientom wgląd w ważne trendy i wykrywać wewnętrzne wycieki w liniach maszyn. Nasi klienci ostatecznie korzystają z oszczędności kosztów. Wydajność i jakość znacznie się poprawiły dzięki zastosowaniu czujników IO-Link w porównaniu z sygnałami analogowymi. Możemy teraz znacznie dokładniej określić, czy czujnik, np. czujnik ciśnienia, ma problem, czy działa niezawodnie. Wcześniej nasze możliwości diagnostyczne nie były tak szerokie, co oznaczało, że automatyzacja była znacznie trudniejsza. Dzięki funkcji diagnostycznej za pośrednictwem IO-Link możemy zatrzymać proces na czas i uniknąć kosztownych kolejnych usterek”.
Podłączanie czujników analogowych przez IO-Link
Ponadto konwencjonalne czujniki analogowe z wyjściem 4...20 mA można płynnie zintegrować z infrastrukturą IO-Link za pomocą wtyczki konwertera DP2200. Jednym z przykładów są pompy próżniowe, które wyposażone są w wysoce precyzyjne przetworniki ciśnienia absolutnego (PT0505) z analogowym wyjściem prądowym. Wtyczka konwertera integruje te czujniki cyfrowo z infrastrukturą IO-Link i łączy je ze sterownikiem.
Zdjęcie 1: Wszystkie czujniki i siłowniki komunikują się ze sterownikiem maszyny za pośrednictwem modułów głównych IO-Link.
Zdjęcie 2: Nawet funkcje związane z bezpieczeństwem można zaimplementować za pomocą specjalnych modułów głównych IO-Link.
Funkcje bezpieczeństwa przez IO-Link
Nawet sygnały związane z bezpieczeństwem mogą być przesyłane przez IO-Link. W. v. d. Heyde używa modułu AL200S PROFIsafe IO-Link firmy ifm.
Thorben Reyelt, lider zespołu ds. inżynierii elektrycznej: „Zintegrowaliśmy moduł AL200S IO-Link z maszyną, dzięki czemu możemy bezpiecznie zatrzymać ruch siłowników. Oznacza to, że nasza maszyna pozostaje w bezpiecznym stanie i zatrzymuje się, gdy drzwi są otwarte. Bezpieczeństwo operatora jest zapewnione, ponieważ w tym stanie maszyna nie może się poruszać. Jest to szczególnie ważne podczas wykonywania prac konserwacyjnych lub sprawdzania procesów w systemie”.
Moduł PROFIsafe IO-Link posiada wejścia i wyjścia cyfrowe związane z bezpieczeństwem, które mogą być wykorzystane na przykład do podłączenia bezpiecznych styków mechanicznych, siłowników lub czujników OSSD. Jest on sterowany za pomocą telegramu PROFIsafe, który jest tunelowany przez IO-Link. Moduł AL200S posiada osiem wejść cyfrowych i cztery wyjścia cyfrowe, przy czym te ostatnie mają maksymalny prąd znamionowy wynoszący dwa ampery.
Wskazanie stanu
Stan systemu testowego jest wyraźnie sygnalizowany za pomocą sygnałów optycznych. Obszar testowy jest wyposażony w kolorowe diody LED, które świecą na biało podczas konfiguracji systemu. Po zakończeniu testu obręczy kolor diody LED wyraźnie zmienia się na zielony lub czerwony, w zależności od wyniku testu.
Ponadto status maszyny i testu jest wyświetlany w kolorze na dachu maszyny za pomocą 3-segmentowej wieży świetlnej LED typu DV2310. Wieżą oświetleniową można również wygodnie sterować za pośrednictwem IO-Link.
Ponadto firma W. v. d. Heyde wykorzystała specjalną funkcję wieży świetlnej: Jeśli czujniki przepływu wykryją wyciek w rurach systemu, do znalezienia wycieku używany jest detektor wycieku, który użytkownik ręcznie prowadzi wzdłuż rur. Sygnał pomiarowy z detektora wycieku steruje słyszalnością brzęczyka zintegrowanego z wieżą oświetleniową w zakresie od 0 do 100% za pośrednictwem IO-Link. Im bliżej wycieku znajduje się detektor, tym głośniejszy staje się sygnał brzęczyka. To akustyczne sprzężenie zwrotne umożliwia użytkownikowi łatwe i szybkie zlokalizowanie wycieków w maszynie, nawet w hałaśliwym środowisku produkcyjnym.
Oparta na IO-Link wieża świetlna LED jest dobrze widoczna z daleka i posiada zintegrowany brzęczyk.
Wniosek
Przechodząc na technologię opartą na IO-Link, firma W. v. d. Heyde była w stanie znacznie usprawnić proces testowania szczelności felg aluminiowych. Dzięki integracji IO-Link na poziomie czujników, nie tylko konwencjonalne czujniki są wykorzystywane bardziej efektywnie, ale także sygnały związane z bezpieczeństwem są przesyłane w bezpieczny sposób. Możliwość wizualnego i akustycznego sygnalizowania zarówno stanu maszyny, jak i statusu testu, zwiększa łatwość obsługi dla operatorów i pomaga szybko identyfikować problemy. Ogólnie rzecz biorąc, technologia IO-Link zastosowana w W. v. d. Heyde umożliwia bardziej precyzyjne, wydajniejsze i bezpieczniejsze testowanie szczelności felg aluminiowych, co ostatecznie prowadzi do wyższej jakości i efektywności kosztowej produkcji.
