GKN Aerospace – proizvodnja motorjev brez turbulenc

Mikael Alm, inženir za industrijski IoT pri GKN: »Proizvajamo komponente za letalske motorje. V oddelku ND Digital delamo na natančnih obdelovalnih orodjih. S pomočjo senzorjev spremljamo stroje, tako da vse deluje popolno in se ne zgodi nič nepričakovanega. Za zagotavljanje brezhibnih proizvodnih procesov uporabljamo različne senzorje. Že približno tri leta uporabljamo senzorje vibracij družbe ifm. Senzorji nadzorujejo vretena v naših obdelovalnih orodjih.«

V kovinarstvu obstajajo različni poteki, ki jih povsem avtomatizirano izvajajo računalniki. Rezkalne glave si utirajo pot skozi kovino z velikimi hitrostmi vrtenja. Rezalna orodja ustvarjajo gredi do mikromilimetra natančno in svedri izvrtajo natančne izvrtine. Tako med drugim lahko izdelamo izjemno natančne komponente letalskih turbin v najkrajšem možnem času.

Zagotavljanje strojne obdelave brez težav je naša največja prioriteta. To je edini način za neprekinjeno zagotavljanje visoke kakovosti izdelkov. Zaradi velikih hitrosti strojne obdelave in procesnih sil so potrebni hitro odzivni diagnostični sistemi, ki takoj zaznajo nastajanje škode na orodju ali trkov med strojno obdelavo ter nemudoma zaustavijo proces in tako preprečijo poškodbe stroja in obdelovanca. Neprekinjena diagnostika vibracij se je izkazala za optimalen postopek.

Minimalne neuravnoteženosti razkrijejo napake

Osrednji del tega sistema je izjemno občutljiv in zanesljiv senzor specialista za senzorje ifm electronic, ki je nameščen neposredno na ohišje vretena. Senzor vibracij tipa VSA je mali mikromehanski pospeševalni senzor, ki neprekinjeno zaznava vibracije na površinah nevrtečih se strojev.

VSA je tako občutljiv, da zazna tudi najmanjše poškodbe na rezkalni glavi, ki je velika samo milimeter zaradi nastale neuravnoteženosti. Spremembe rezalnih sil, ki jih lahko npr. povzroči topi sveder ali preveč odrezkov, se zaznajo in prijavijo diagnostični enoti skladno s spremenjenimi značilnostmi vibracij. Pri GKN je ocenjevalna enota VSE100 družbe ifm. Ta obdeluje signale do štirih senzorjev vibracij in lahko sproži opozorilo ali ustavi stroj v primeru napake. Podatki se prenesejo v krmilnik na višji ravni prek etherneta.

Mejne vrednosti za vibracije in zaznavanje trkov se lahko shranijo v krmilniku stroja za vsako orodje in vsak korak procesa. Za njihovo vnaprejšnje določanje se izvede cikel programa v načinu priučitve. Posamezni podatki o vibracijah in prilagodljive tolerančne vrednosti se shranijo v krmilniku za vsako orodje. Če so te vrednosti med strojno obdelavo presežene, se to prevede kot napaka in izda se opozorilno sporočilo ali pa se ustavi stroj glede na amplitudo vibracij.

Dodatna zaščitna funkcija je spremljanje stanja vretena. Obraba ležajev zapletene mehanike vretena se zazna in sporoči na podlagi nenavadnih značilnosti vibracij. To uporabniku ponuja dodatno varnost.

Dodatni senzorji:

Sistem ocenjevanja ima dva analogna vhoda, kamor je mogoče vključiti dodatne senzorje za spremljanje merilnih parametrov. GKN uporablja nešteto tlačnih senzorjev PN7 za nenehen nadzor tlaka v hladilni cevi. Padec tlaka lahko prekine hlajenje in poškoduje orodje in obdelovanca. Zato senzor v primeru napake pošlje signal, če je delovni tlak prenizek.

GKN je povezala vse senzorje na osrednji krmilnik prek sistema vodil AS-i. Dvožilni ploski kabel prenaša signale iz do 127 senzorjev s pomočjo V/I-modulov AS-i do AS-i masterja. Ožičenje vodil bistveno zmanjša stroške kablov in zagotavlja večjo prilagodljivost namestitve.

Vrednotenje

GKN uporablja SMARTOBSERVER za spremljanje in analizo stanja strojev. To programsko opremo je posebej razvila družba ifm za spremljanje stanja inštalacij. Tukaj so zbrane vse izmerjene vrednosti senzorjev. Poleg ilustracije vseh procesnih vrednosti in njihovih mejnih vrednosti programska oprema npr. izvede analize trendov, s čimer pomaga optimizirati proizvodni proces.

Mikael Alm pojasnjuje: »Zelo pomembno je, da razumemo, kaj se dogaja med proizvodnim procesom. Naši izdelki so zelo dragi in moramo biti v stanju narediti izboljšave, če procesi niso povsem pravi. Uporabljamo lahko zbrane podatke od enote SMARTOBSERVER v svojem lastnem analitičnem orodju in s tem izvedemo natančne ocene ter ustrezno ukrepamo.« Obsežno upravljanje alarmov programske opreme ifm omogoča vzdrževanje strojev na podlagi stanja.

Zaključek

S pomočjo senzorjev in enote SMARTOBSERVER je mogoče samodejno in zanesljivo spremljati obdelovalna orodja. Napake se pravočasno zaznajo in mogoče je izračunati vzdrževalna opravila na podlagi stanja. S tem ne prihranimo samo pri stroških, ampak zagotovimo tudi največjo razpoložljivost in kakovost izdelkov.

Mikael Alm zaključi: »Vrsto let sem delal s to vrsto vzdrževanja in deluje točno na način, kot mora. Kombinirana rešitev senzorjev in programske opreme ifm nam bo v prihodnje pomagala razumeti in izboljšati opremo, kot to deluje danes. Družba ifm ima odlično podporo za stranke, ki nam je vedno pomagala najti rešitev za nastale težave.« Tesno sodelovanje s strankami se odraža tudi v sloganu družbe ifm: »ifm – v vaši bližini«.