GKN Aerospace Fabricarea de motoare fără turbulențe

Mikael Alm, inginer IoT industrial la GKN: Producem componente pentru motoare de aeronave. În departamentul meu, ND Digital, lucrăm pe mașini-unelte de precizie. Ne monitorizăm utilajele cu ajutorul senzorilor, astfel încât totul să funcționeze perfect și să nu apară situații neașteptate. Folosim diferiți senzori pentru a asigura un proces de producție impecabil. De aproximativ 3 ani am folosit senzori de vibrații de la ifm. Aceștia monitorizează arborii din mașinile noastre-unelte.

Există diverse operațiuni în prelucrarea metalelor care sunt complet automatizate, efectuate de calculatoare. Capetele de frezare pătrund prin metal la o turație mare. Sculele de tăiat creează arbori cu precizie micromilimetrică, iar burghiele perforează cu exactitate. Astfel, sunt fabricate în cel mai scurt timp componente de înaltă precizie pentru turbine de avion, printre altele.

Prioritatea numărul unu constă în asigurarea unei prelucrări fără defecte și fără probleme a piesei de prelucrat. Aceasta este singura modalitate de a garanta în mod constant o calitate ridicată a produselor. Având în vedere viteza mare de prelucrare și forțele de proces, sunt necesare sisteme de diagnosticare cu reacție rapidă, care să detecteze imediat deteriorarea unei scule sau coliziunile în timpul prelucrării și care să oprească imediat procesul, prevenind astfel deteriorarea mașinii și a piesei de prelucrat. Diagnosticarea permanentă a vibrațiilor s-a dovedit a fi procedura optimă.

Dezechilibrele minore dezvăluie greșelile

Elementul central al acestui sistem constă într-un senzor de vibrații foarte sensibil și extrem de fiabil de la specialistul în senzori ifm electronic, care este montat direct pe carcasa arborelui. Senzorul de vibrații de tip VSA este un mic senzor de accelerare micromecanic, care detectează în mod continuu vibrațiile pe suprafețele care nu se rotesc ale mașinii.

VSA este atât de sensibil încât detectează chiar și cea mai mică deteriorare a unui cap de frezare, care are la rândul său dimensiunea de doar un milimetru ca urmare a apariției unui dezechilibru. Modificările forțelor de tăiere care pot fi cauzate, de exemplu, de un burghiu tocit sau de o cantitate prea mare de așchii sunt detectate și raportate la o unitate de diagnosticare pe baza caracteristicilor modificate ale vibrațiilor. La GKN, unitatea de evaluare VSE100 provine de la ifm. Aceasta procesează semnale provenite de la maximum patru senzori de vibrații și poate declanșa o avertizare sau chiar o oprire a mașinii în cazul unei defecțiuni. Datele sunt transmise controlerului de nivel superior prin Ethernet.

Valorile limită pentru detectarea vibrațiilor și a coliziunilor pot fi stocate în controlerul utilajului pentru fiecare sculă și pentru fiecare etapă a procesului. Pentru a le stabili în prealabil, se efectuează un ciclu de programare în modul Învățare. Datele individuale privind vibrațiile și valorile de toleranță ajustabile sunt stocate în controler pentru fiecare unealtă. Dacă aceste valori sunt depășite în timpul prelucrării, acest lucru este interpretat ca o eroare și se emite un mesaj de avertizare sau se întrerupe utilajul, în funcție de amplitudinea vibrației.

O altă funcție de protecție este monitorizarea stării axului. Uzura de pe rulmenții elementului mecanic complex al arborelui este detectată și semnalată pe baza caracteristicilor de vibrație neobișnuite. Aceasta oferă utilizatorului o siguranță suplimentară.

Alți senzori:

Sistemul de evaluare are două intrări analogice, unde pot fi integrați senzori suplimentari pentru monitorizarea parametrilor de măsurare. GKN utilizează nenumărați senzori de presiune PN7 pentru a controla în mod constant presiunea din conducta de răcire. O scădere a presiunii ar putea să oprească procesul de răcire și să deterioreze scula și piesa de prelucrat. Din acest motiv, senzorii semnalează dacă presiunea de funcționare este prea mică în cazul unei defecțiuni.

GKN a conectat toți senzorii la controlerul central prin sistemul cu magistrală AS-i. Un cablu plat cu două fire transmite semnalele de la maximum 127 de senzori cu ajutorul modulelor de intrare/ieșire AS-i către masterul AS-i. Cablajul magistralei reduce semnificativ costurile de cablare și oferă o flexibilitate mai mare în instalare.

Evaluarea

GKN folosește SMARTOBSERVER pentru monitorizarea și analiza stării utilajului. Acest software a fost conceput special de ifm pentru monitorizarea stării instalațiilor. Aici se află toate valorile măsurate de senzori. Pe lângă ilustrarea tuturor valorilor de proces și a limitelor acestora, software-ul creează, de exemplu, analize ale tendințelor, ajutând la optimizarea procesului de producție.

Mikael Alm explică: Este foarte important pentru noi să înțelegem ce se întâmplă pe durata procesului de producție. Produsele noastre sunt foarte scumpe și trebuie să putem să aducem îmbunătățiri atunci când procesele nu sunt optime. În instrumentul nostru propriu de analiză putem folosi datele colectate de la SMARTOBSERVER, realizând astfel evaluări precise și acționând în mod corespunzător. Gestionarea extinsă a alarmelor din cadrul software-ului ifm permite întreținerea bazată pe condițiile mașinilor.

Concluzie

Cu ajutorul senzorilor și al SMARTOBSERVER, mașinile-unelte pot fi monitorizate automat și cu încredere. Defecțiunile sunt detectate în timp util, iar operațiunea de întreținere este calculabilă și realizată în funcție de stare. Acest lucru nu doar reduce costurile, ci asigură și o disponibilitate maximă și o calitate maximă a produsului.

Concluzia lui Mikael Alm: Am lucrat timp de mulți ani cu acest tip de întreținere și pot spune că funcționează cum trebuie. Soluția combinată de senzori și software ifm ne ajută să înțelegem și să ne îmbunătățim echipamentul și pe viitor, așa cum o face și acum. ifm oferă o asistență excelentă clienților, care ne-a ajutat întotdeauna să găsim o soluție la problemele noastre. Strânsa cooperare cu clientul este reflectată și în sloganul ifm: ifm aproape de tine