Ako senzory monitorujú vibrácie na obrábacích strojoch

Senzory monitorujú automatizovanú výrobu jednému z najväčších svetových výrobcov úžitkových vozidiel, autobusov, lodných a priemyselných motorov.

Senzorová technológia sa používa na prevenciu neplánovaných odstávok výroby. Neustále monitoruje stav strojov a zariadení. Ak dôjde k prekročeniu akýchkoľvek limitných hodnôt, je nevyhnutné, aby personál údržby neodkladne získal o tejto skutočnosti automatickú správu.

„Vďaka prietokovým a hladinovým senzorom a bežným indukčným senzorom môžeme mať plnohodnotný prehľad o našich výrobných linkách. A čo viac, dáta zo senzorov sú pre nás veľmi dobrá hodnota. Pomáha nám vykonávať všetky druhy údržby.

„Dáta sú navyše veľmi užitočné pre optimalizáciu procesov, “ hovorí automatizačný technik švédskej spoločnosti Scania, ktorá vyrába v Štokholme okrem iného aj výkonné motory pre nákladné automobily a autobusy.


Diagnostiku vysvetlíme pomocou príkladu na obrábacom stroji

Výrobca vozidiel Scania používa veľké množstvo obrábacích strojov. Všetky kroky procesu sú plne automatizované a vykonávajú ich počítačovo riadené sústruhy a frézky.

Aby boli splnené vysoké štandardy kvality, musia obrábacie stroje zaručiť bezchybné a bezproblémové obrábanie obrobkov. Vysoká rýchlosť obrábania a veľké procesné sily vyžadujú, aby sa zabránilo poškodeniu stroja. Stála diagnostika vibrácií sa ukázala ako ideálne riešenie pre zníženie poškodenia na minimum.

 Výkonný blok motora V8 od spoločnosti Scania


Drobná chyba, dramatické dôsledky

Sotva si dokážete predstaviť, ako proces skutočne funguje. Nástroje sú však v skutočnosti vystavené extrémne veľkému mechanickému namáhaniu.

Aj drobná mechanická chyba môže mať vážne dôsledky, pokiaľ k nej dôjde počas obrábacieho procesu. Napríklad zlomený zub frézovacej hlavy môže obrobok poškodiť a urobiť ho nepoužiteľným.

Ak k tomu dôjde u zložitého obrobku, tak ako pri blokov motorov, môže nás vyjsť takéto poškodenie veľmi draho. Nielen že by bol obrobok bloku motora nepoužiteľný, ale požadované množstvo by už nebolo možné vyrobiť. Výrobný proces by bol teda vážne narušený.

Obrábací stroj s piatimi osami určený k sústruženiu, vŕtaniu a k frézovaniu veľkých kovových blokov


Nezvyčajné vibrácie znamenajú poškodenie nástroja

Spoločnosť Scania poskytuje svojim obrábacím strojom automatický systém detekcie porúch, ktorého srdcom je vysoko citlivý a veľmi spoľahlivý senzor vibrácií od špecialistu ifm electronic.

„Monitorujeme vibrácie nástroja, takže ho môžeme vymeniť včas pred tým, než dôjde k jeho poruche. Diagnostický softvér navyše ukazuje stav nástroja a to, či potrebujeme upraviť akékoľvek parametre procesu „ hovorí automatizačný technik spoločnosti Scania.

Vďaka dátam senzoru možno zvýšiť procesnú efektivitu na maximum bez rizika kritického statusu stroja.

Tu nám pomôže kompaktný vibračný senzor VSA spoločnosti ifm. Je pevne priskrutkovaný do otvoru v skrini obrábacej hlavy. Tam priebežne deteguje vibračné charakteristiky počas obrábacieho procesu.

Mikro-mechanický akcelerometer je tak citlivý, že deteguje aj najmenšiu nevyváženosť spôsobenú chýbajúcim zubom na frézovacej hlave, ktorá má veľkosť milimetra.

Jednotlivé tolerančné medze môžu byť priradené ku každému objektu, napríklad výstražné a vypínacie prahy. V prípade posledného menovaného sa vreteno rotačného nástroja zastaví povelom „zastavenie posuvu nástroja „, takže hlava môže byť odstránená z obrobku.

Kontrola údaju zo senzora: diagnostický softvér zobrazuje stav vretien a to, či sa nevyžaduje prispôsobenie parametrov procesu


Detekcia kolízie

Ďalšou funkciou sledovania vibrácií je detekcia kolízií. V sériovej výrobe je celý proces frézovania, sústruhu a vŕtania zvyčajne testovaný pomocou simulácie. Kolízia medzi nástrojom a obrobkom súvisí s programom a pri samotnom programovaní sa teda táto skutočnosť berie do úvahy.

Pre každý nástroj môžeme nastaviť individuálne varovné a vypínacie prahy


Kolízie sú detegované na základe vibračných charakteristík počas 1ms. Proces obrábania bude okamžite zastavený, aby nedošlo k vážnemu následnému poškodeniu


Monitorovanie vretena

Ďalšia ochrannú funkciu ponúka diagnostiku vibrácií. Vibračná charakteristika ložiskového prvku sa meria ako referencia a uloží sa ako „dobrá hodnota“.

Ak sú ložiská v komplexnej mechanike vretena opotrebované, prejavuje sa to neobvyklými vibračnými charakteristikami. Pri prekročení konfigurovateľných tolerancií sa zobrazí chybové hlásenie. To zaručuje trvalé sledovanie stavu.

Mikro-mechanický akcelerometer VSA pre montáž na stenu rotujúcich pohonov


Ako funguje diagnostika vibrácií?

Vibračné senzor ifm VSA je mikro-mechanický akcelerometer. Nepretržite deteguje vibrácie na nerotujúcich častiach stroja.

Je pripojený k zodpovedajúcej vyhodnocovacej jednotke VSE. Vyhodnocovacia jednotka vyhodnocuje signály senzora priamo z vibračného senzora a prenáša do riadiaceho systému stroja.

Limity pre detekciu vibrácií a kolízií môžu byť uložené v riadiacom paneli stroja pre každý nástroj. Ak ich potrebujeme vopred určiť, vykoná sa programový cyklus pre režim učenia. Samostatné dáta vibrácií sú uložené v riadiacej jednotke a sú opatrené nastaviteľnými hodnotami tolerancie. Individuálne nastavenie medznej hodnoty je možné dokonca pre každý rez.

Vyhodnocovacia jednotka VSE100 spracováva vibračné signály až zo štyroch senzorov

Prekročenie hodnôt tolerancie počas obrábacieho procesu je interpretované ako chyba a v závislosti na amplitúde vibrácií povedie k varovnej správe alebo dokonca k zastaveniu procesu obrábania.


Zdroj: www.ifm.com, upravil Automatizacia365.sk

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *