W. v. d. Heyde - Ensaio de estanquidade de jantes de alumínio
- IO-Link ajuda no teste de estanquidade de jantes de alumínio
Quando uma roda de um automóvel perde ar, a maioria de nós assume naturalmente que se trata de um furo no pneu, e com razão. Mas poucas pessoas sabem que as jantes também podem ter fugas de ar. A razão é que, no fabrico de jantes, o metal leve líquido é vertido para um molde. Durante este processo, podem ocorrer fissuras em poros finos ou trajetórias de fuga através das quais o ar pode mais tarde escapar. É por isso que os fabricantes de jantes de alumínio inspecionam minuciosamente as jantes para detetar fugas antes de as colocarem no mercado.
A W. v. d. Heyde, uma empresa familiar de média dimensão com sede em Stade, Alemanha, especializou-se na produção de máquinas de deteção de fugas industriais para a indústria automóvel. O diretor-geral Gerald Lüdolph explica: “Com uma equipa atual de cerca de 90 funcionários, concebemos e fabricamos soluções personalizadas para testes de fugas com gás de teste contra vácuo. A nossa experiência remonta a meados dos anos 90, quando começámos a desenvolver máquinas de deteção de fugas para jantes de alumínio. Atualmente, distribuímos os nossos produtos a nível mundial e estabelecemo-nos neste domínio como um líder de mercado mundial.”
Procedimento do teste
As máquinas de deteção de fugas baseiam-se na tecnologia de vácuo e na injeção de gás. Para o ensaio de estanquidade, a jante é selada em ambos os lados com uma placa de borracha e uma tampa. Em seguida, o exterior e o interior da jante são evacuados por meio de bombas de vácuo. Finalmente, um gás de ensaio é injetado no exterior selado do aro. O hélio é normalmente utilizado para este fim, uma vez que é particularmente eficaz na deteção de fugas, mesmo as mais finas.
Devido à diferença de pressão entre o exterior e o interior do aro, a mistura de gás hélio passará através de quaisquer poros ou capilares potenciais para a área interior do aro. Aqui, a concentração de hélio é medida utilizando um espetrómetro de massa de alta precisão. Desde que não ultrapasse um determinado limiar, a jante de alumínio é considerada estanque; caso contrário, é rejeitada.
Antes de a jante ser aprovada, a mistura de gás de ensaio de hélio é extraída e recuperada. “Graças a este processo, podemos oferecer aos nossos clientes um elevado nível de eficiência de custos, uma vez que o gás de teste utilizado não é libertado para a atmosfera, mas sim reciclado”, afirma Jens Westmeier, Chefe de Equipa de Design Mecânico da von der Heyde.



Imagem 1: As jantes de alumínio são verificadas quanto a fugas através da tecnologia de vácuo.
Imagem 2: Testador de fugas da empresa W. v. d. Heyde.
Imagem 3: Os sensores de caudal detetam ar comprimido, bem como uma mistura de gás de teste de hélio.
Nova conceção da máquina
No passado, o teste de fugas e o processamento do gás de teste ocorriam em partes separadas da máquina. Esta situação mudou radicalmente com a nova conceção.
“O principal objetivo da remodelação era transformar duas máquinas separadas numa só, a fim de reduzir a área de implantação e oferecer aos nossos clientes uma solução compacta que incorpora todas as funções necessárias anteriormente realizadas por duas máquinas. Isto poupa muito espaço na sala de produção do cliente”, diz Jens Westmeier.
Automação com IO-Link
Como parte do novo design, ao nível dos sensores foi feita uma conversão completa para IO-Link, que oferece muitas vantagens. Joost Bochynski, responsável pela tecnologia de controlo, explica: “Utilizamos uma variedade de sensores da ifm, incluindo sensores fotoeléctricos, de fluxo e de pressão. Graças ao IO-Link, podemos analisar estes sensores de forma otimizada e obter muitas informações anteriormente inacessíveis. Um exemplo é o sensor de fluxo SD, do qual utilizamos várias versões: SD6500 para ar comprimido, SD6600 para gás de formação e SD6800 para hélio. Os sensores permitem-nos obter tendências de consumo, o que não seria possível com tanta precisão sem o IO-Link. Graças às informações alargadas do sensor, podemos recolher dados de consumo diários, semanais e mensais no controlador, fornecer aos clientes informações sobre tendências importantes e detetar fugas internas nas linhas de máquinas. Em última análise, os nossos clientes beneficiam de economias de custos. A eficiência e a qualidade melhoraram muito com a utilização de sensores IO-Link em comparação com os sinais analógicos. Agora podemos determinar com muito mais precisão se um sensor, por exemplo, o sensor de pressão, tem um problema ou funciona de forma fiável. As nossas capacidades de diagnóstico não eram tão extensas anteriormente, o que significava que a automação era muito mais difícil. Graças à função de diagnóstico via IO-Link, podemos parar o processo a tempo e evitar falhas subsequentes dispendiosas.”
Ligação de sensores analógicos através de IO-Link
Além disso, os sensores analógicos convencionais com saída de 4...20 mA podem ser integrados sem problemas na infraestrutura IO-Link utilizando o conversor DP2200. Um exemplo são as bombas de vácuo, dispõem de transmissores de pressão absoluta de alta precisão (PT0505) com saída analógica de corrente. O conversor integra digitalmente estes sensores na infraestrutura IO-Link e liga-os ao controlador.


Imagem 1: Todos os sensores e atuadores comunicam com o controlador da máquina através de módulos principais IO-Link.
Imagem 2: Mesmo as funções relacionadas com a segurança podem ser implementadas utilizando mestres IO-Link especiais.
Segurança sobre IO-Link
Mesmo os sinais relacionados com a segurança podem ser transmitidos através do IO-Link. W. v. d. Heyde utiliza o Módulo IO-Link AL200S PROFIsafe da ifm.
Thorben Reyelt, responsável pela equipa de engenharia elétrica: “Integrámos o módulo IO-Link AL200S na máquina para podermos parar o movimento dos atuadores em segurança. Isto significa que a nossa máquina permanece num estado seguro e pára quando a porta está aberta. A segurança do utilizador é garantida, uma vez que neste estado não pode haver qualquer movimento na máquina. Isto é especialmente importante quando se efetuam trabalhos de manutenção ou se verificam processos no sistema.”
O módulo PROFIsafe IO-Link dispõe de entradas e saídas digitais de segurança que podem ser utilizadas, por exemplo, para ligar contactos mecânicos seguros, actuadores ou sensores OSSD. O controlo é efetuado através do telegrama PROFIsafe, que é transmitido via IO-Link. O módulo AL200S possui oito entradas e quatro saídas digitais, estas últimas com uma capacidade máxima de dois amperes.
Indicação do estado
O estado do sistema de teste é claramente indicado por sinais óticos. A área de teste está equipada com LEDs coloridos, que se acendem a branco durante a configuração do sistema. Uma vez concluído o teste do aro, a cor do LED muda visivelmente para verde ou vermelho, consoante o resultado do teste.
Além disso, o estado da máquina e do teste é apresentado a cores no tejadilho da máquina através de uma Torre de luz LED de 3 segmentos do tipo DV2310. A torre de iluminação também pode ser convenientemente controlada através de IO-Link.
Além disso, W. v. d. Heyde tirou partido de uma caraterística especial da torre de iluminação: Se os sensores de fluxo detetarem uma fuga nos tubos do sistema, é utilizado um detetor de fugas para encontrar a fuga, que o utilizador guia manualmente ao longo dos tubos. O sinal de medição do detetor de fugas controla a audibilidade do sinal sonoro integrado na torre de iluminação na gama de 0 a 100 por cento através do IO-Link. Assim, quanto mais próximo o detetor estiver da fuga, mais alto será o sinal sonoro. Este feedback acústico permite ao utilizador identificar fácil e rapidamente as fugas na máquina, mesmo em ambientes de produção ruidosos.

A torre de luz LED baseada em IO-Link é claramente visível à distância e possui um sinal sonoro integrado.
Conclusão
Ao mudar para a tecnologia IO-Link, a empresa W. v. d. Heyde conseguiu melhorar significativamente o seu processo de teste de fugas para jantes de alumínio. Através da integração do IO-Link no nível do sensor, não só os sensores convencionais são utilizados de forma mais eficiente, como também os sinais relacionados com a segurança são transmitidos de forma segura. A possibilidade de sinalizar visual e acusticamente o estado da máquina e o estado do ensaio melhora a facilidade de utilização para os operadores e ajuda a identificar rapidamente os problemas. Em geral, a tecnologia IO-Link utilizada na W. v. d. Heyde permite um teste de estanquidade mais preciso, mais eficiente e mais seguro das jantes de alumínio, o que, em última análise, conduz a uma maior qualidade e eficiência de custos na produção.