Kettec – a mais alta precisão contra as forças dos furacões
Relatório de aplicação
Máquina totalmente automática produz componentes para turbinas eólicas
A energia eólica desempenha um papel significativo na transição energética. Ocupa o segundo ou terceiro lugar atrás da fotovoltaica, dependendo se a energia hidrelétrica é contada como energia renovável ou não. E a geração de energia a partir do vento vem aumentando continuamente: em 2021, a capacidade das turbinas eólicas no mundo inteiro aumentou em cerca de 94 gigawatts para aproximadamente 840 gigawatts. As empresas Kettec e Tiskens contribuem para a expansão deste setor de energia renovável com as instalações mais eficientes possíveis.
As modernas turbinas eólicas têm até 180 metros de altura e podem gerar até 6 megawatts de eletricidade por hora na capacidade máxima. Para que as turbinas possam converter permanentemente a energia do vento em energia elétrica com a máxima eficiência, as forças absorvidas devem ser transferidas o mais eficientemente possível. Para tanto, os rolamentos desempenham um papel fundamental. Quanto mais fácil se movem, menor é a perda de energia. Consequentemente, os componentes usados na fabricação desses rolamentos devem ser da mais alta qualidade. Um desses componentes é a gaiola de rolamento, que mantém as esferas na posição adequada e asseguram uma transmissão de energia sem perdas.
0,2 milímetros de tolerância em 19 metros
"A precisão que deve ser alcançada na produção destes rolamentos é enorme", diz Joachim Schmitz, Chefe de Vendas e de Desenvolvimento de Engenharia Mecânica na Kettec GmbH. Entre outros, a empresa é especializada na fabricação de máquinas automáticas especiais. Uma máquina desse tipo era exatamente o que um fabricante de mancais para turbinas eólicas necessitava. "A máquina que desenvolvemos e construímos pode soldar componentes individuais de forma totalmente automática para formar uma peça bruta de até 19 metros de comprimento para a fabricação de gaiolas de rolamentos. A tolerância é de apenas 0,2 milímetros"
A partir dos componentes individuais fornecidos (imagem à esquerda), deve ser fabricada uma gaiola de rolamento de dimensões precisas. Portanto a máquina especial totalmente automática da Kettec (imagem à direita) deve operar de forma confiável com a mais alta precisão.
Automatização sem falhas de processos complexos
Coletar, transportar, soldar, fresar: para que todo o complexo processo ocorra de forma automática, sem problemas e com a máxima confiabilidade e precisão, é necessário haver uma tecnologia de sensores igualmente confiável e precisa. “Trabalhamos com a ifm já há 10 dez.”, diz Schmitz. “O grande portifólio e a qualidade dos produtos nos convenceu desde o início. E assim a máquina atual também contém muitos componentes do fornecedor de tecnologia de automação e soluções de digitalização. Esses garantem que os processos complexos e interligados também funcionem sem problemas assim como os rolamentos de esferas nos quais os anéis de rolamentos serão usados posteriormente.
Soluções de segurança de um único fornecedor
"O primeiro passo, preencher o sistema com os componentes individuais, é feito manualmente. No processo, um carrinho de transporte é posicionado e fixado embaixo do robô pórtico.” Não apenas a presença do carrinho é consultada através de sensores: as barreiras de luz de segurança impedem que o robô pórtico se mova enquanto um humano estiver na área de perigo. Para que um operador possa trabalhar com segurança sob o robô pórtico, dois sensores indutivos de segurança determinam se o robô pórtico assumiu uma posição segura e se foi fixado por um pino.
"Além da tecnologia de sensores de segurança, também usaremos o Serviço de Segurança da ifm no futuro. Para nós, como desenvolvedores de instalações, é uma grande vantagem obter todos os aspectos e componentes de automação de um único fornecedor”, diz Joachim Schmitz. O Serviço de Segurança da ifm apoia os fabricantes de instalações no desenvolvimento e implementação de um sistema de segurança complexo e em conformidade com a lei de acordo com o padrão tecnológico atual.
Quando o trabalho manual é realizado juntamente com o trabalho automático, operadores devem ser protegidos de forma confiável por medidas de segurança. Além dos produtos de segurança, como os sensores de segurança indutivos (imagem à direita), a ifm também oferece assessoria com o serviço de segurança da ifm.
Detecção do comprimento de até um décimo de milímetro
Uma vez que cada peça tenha sido colocada sob o guindaste pórtico e todas as pessoas tenham saído da área de segurança, o sistema assume o resto. Controle de presença, coleta e alinhamento correto da peça, verificação do carregamento completo da fresadora com acessórios de fresagem, manobras exatas da garra no robô pórtico ou o posicionamento preciso da unidade de fresagem e soldagem: "Tudo que pode ser movido e consultado automaticamente é resolvido na instalação por meio dos sensores da ifm", diz Joachim Schmitz. O mesmo se aplica à medição precisa do comprimento das peça bruta que é utilizada na fabricação dos rolamento. "Para esta tarefa aplicamos um encoder absoluto multivoltas em combinação com uma roda de medição. Graças à alta resolução e à precisão de 0,1 graus, podemos atender de forma confiável aos requisitos de baixa tolerância"
Verificação da presença dos cabeçotes de fresagem (sensores indutivos), posicionamento exato das peças antes da soldagem (barreira fotoelétrica de reflexão) e medição precisa de comprimento (encoder absoluto multivoltas): a Kettec conta com os sensores da ifm para todas essas tarefas.
Monitoramento permanente e preciso de posição
Os encoders absolutos multivoltas, como o RMV300 utilizado aqui, têm a vantagem de poderem rastrear a posição absoluta mesmo em estado desenergizado e transmitir possíveis mudanças quando energia elétrica for fornecida. "Portanto, se a nossa peça for movida enquanto a instalação estiver sem energia, ainda podemos saber o comprimento exato da peça bruta da gaiola de rolamento que foi soldada até então", diz Schmitz.
As inúmeras vantagens do IO-Link
Todos os sensores da máquina especial comunicam-se via IO-Link, uma vantagem significativa, como Jan Tiskens, Engenheiro Técnico de Vendas da Tiskens Steuerungs- und Antriebstechnik GmbH & Co. KG, sabe. A empresa implementa a automação em nome da Kettec. "Um grande benefício para o nosso trabalho é o cabeamento simples, rápido e sem erros", diz Tiskens. "Com isso, economizamos até 20% do tempo em comparação com um cabeamento central convencional". Além disso, ainda somos mais flexíveis em relação a soluções individuais para os clientes quando desejamos integrar sensores que não haviam sido planejados para poder ampliar funções. Tudo isso é muito mais fácil de implementar graças à descentralização. Ao mesmo tempo, economizamos cerca de 15% nos custos com cabos porque podemos conectar em série os mestres IO-Link apropriados para o uso em campo, minimizando assim a necessidade de cabos longos”
Os mestres IO-Link, aqui com interface Profinet, não apenas facilitam e aceleram a conexão dos sensores. Os mestres PerformanceLine fornecem energia de alimentação suficiente para operar os atuadores. Além disso, o estado de cada sensor pode ser verificado através de manutenção remota.
O diagnóstico remoto pode reduzir os tempos de parada
No entanto, a conexão digital descentralizada dos sensores não é apenas vantajosa para a implementação inicial da automação. "Como podemos verificar a completa instalação até cada sensor quanto ao funcionamento e falhas através de manutenção remota, a solução de problemas não começa após chegarmos ao local do cliente", diz Tiskens. "Podemos identificar a causa antes a partir de nossas instalações. Assim, a complexidade de qualquer trabalho de manutenção posterior nas instalações do cliente também pode ser reduzida drasticamente. A substituição de uma seção de cabo com defeito pode ser implementada sem grandes paradas, e em muitos casos, até mesmo a substituição de um sensor pode ser realizada com pouco conhecimento específico, ou seja, basicamente pelo próprio pessoal do cliente, uma vez que o mestre IO-Link transfere automaticamente os parâmetros gravados para o novo sensor. Com isso, o período de parada da instalação pode ser reduzido significativamente.”
Garantia de qualidade digital
Por último, mas não menos importante, o registro digital de todos os dados do processo também significa um alto ganho em conforto e segurança para o cliente final, como enfatiza Joachim Schmitz: "Todos os dados são documentados com um registro de tempo. Em caso de um pedido de ressarcimento, pode-se verificar facilmente e sem dúvida se realmente ocorreram desvios no processo que afetam a qualidade do produto final."
Conclusão
Com um amplo portfólio em sensores modernos e soluções de infraestrutura, a ifm apoia as empresas Kettec e Tiskens na automação e digitalização até mesmo de instalações de produção complexas e individuais. Entretanto, não apenas as próprias empresas se beneficiam com as vantagens da transmissão de dados digitais via IO-Link, mas também o cliente final.
