W. v. d. Heyde – Zkoušky těsnosti hliníkových kol
IO-Link pomáhá při testování těsnosti hliníkových kol
Pokud kolo automobilu ztratí vzduch, většina z nás přirozeně předpokládá, že jde o propíchnutou pneumatiku, a to zcela oprávněně. Jen málokdo si však uvědomuje, že vzduch může unikat i z ráfků. Důvodem je, že při výrobě kol se do formy lije tekutý lehký kov. Během tohoto procesu mohou vznikat jemné pórové trhliny nebo netěsnosti, kterými může později unikat vzduch. Proto výrobci hliníkových kol před uvedením na trh důkladně kontrolují, zda ráfky těsní.
Společnost W. v. d. Heyde, středně velká rodinná firma se sídlem v německém Stade, se specializuje na výrobu průmyslových zařízení pro detekci netěsností v automobilovém průmyslu. Generální ředitel Gerald Lüdolph vysvětluje: „Se současným počtem přibližně 90 zaměstnanců navrhujeme a vyrábíme řešení na míru pro zkoušky těsnosti pomocí zkušebního plynu proti vakuu. Naše odborné znalosti sahají až do poloviny 90. let, kdy jsme začali vyvíjet zařízení pro detekci netěsností hliníkových kol. Dnes distribuujeme naše výrobky po celém světě a v této oblasti jsme se prosadili jako světová jednička.“
Postup zkoušky
Zařízení pro detekci netěsností jsou založena na vakuové technologii a vstřikování plynu. Při zkoušce těsnosti se ráfek kola utěsní z obou stran pomocí pryžové desky a krytu. Poté se vnější a vnitřní část ráfku vyprázdní pomocí vakuových vývěv. Nakonec se do utěsněné vnější části ráfku vpustí zkušební plyn. K tomuto účelu se obvykle používá helium, které je obzvláště účinné při detekci drobných úniků.
Vzhledem k rozdílu tlaku mezi vnější a vnitřní stranou ráfku projde směs plynů s héliem případnými póry nebo kapilárami do vnitřní části ráfku. Zde se koncentrace helia měří pomocí vysoce přesného hmotnostního spektrometru. Pokud nepřekročí určitou mez, je hliníkové kolo považováno za těsné, jinak je vyřazeno.
Před schválením kola je zkušební směs helia odsávána a rekuperována. „Díky tomuto procesu můžeme našim zákazníkům nabídnout vysokou úroveň nákladové efektivity, protože použitý zkušební plyn se nevypouští do atmosféry, ale recykluje se,“ říká Jens Westmeier, vedoucí týmu mechanického designu ve společnosti von der Heyde.
Obrázek 1: Hliníková kola se kontrolují na těsnost pomocí vakuové technologie.
Obrázek 2: Tester těsnosti společnosti W. v. d. Heyde.
Obrázek 3: Snímače průtoku detekují stlačený vzduch i směs zkušebního plynu s heliem.
Přepracování stroje
V minulosti se zkoušky těsnosti a zpracování zkušebního plynu prováděli v oddělených částech stroje. To se po změně designu zásadně změnilo.
„Hlavním cílen změny designu bylo přeměnit dva samostatné stroje v jeden, abychom zmenšili plochu a nabídli našim zákazníkům kompaktní řešení, které zahrnuje všechny potřebné funkce, jež dříve vykonávaly dva stroje. Tím se ušetří mnoho místa ve výrobní hale zákazníka,“ říká Jens Westmeier.
Automatizace pomocí IO-Link
V rámci změny designu byla úroveň snímače kompletně převedena na IO-Link, což přináší řadu výhod. Joost Bochynski, odpovědný za řídící techniku, vysvětluje: „Používáme řadu senzorů od společnosti ifm včetně fotoelektrických, průtokových a tlakových senzorů. Díky IO-Link můžeme tyto snímače optimálně analyzovat a získat mnoho dříve nedostupných informací. Příkladem je snímač průtoku SD, jehož používáme několik verzí: SD6500 pro stlačený vzduch, SD6600 pro formovací plyn a SD6800 pro helium. Senzory nám umožňují odvodit trendy spotřeby, což by bez IO-Link nebylo s takovou přesností možné. Díky rozšířeným informacím ze senzoru můžeme v řídící jednotce shromažďovat denní, týdenní a měsíční údaje o spotřebě, poskytovat zákazníkům přehled o důležitých trendech a odhalovat vnitřní netěsnosti ve strojních linkách. Naši zákazníci v konečném důsledku profitují i z úspory nákladů. Efektivita a kvalita se díky použití senzorů IO-Link ve srovnání s analogovými signály výrazně zvýšila. Nyní můžeme mnohem přesněji určit, zda má senzor, např. senzor tlaku, problém nebo zda funguje spolehlivě. Naše diagnostické možnosti nebyly dříve natolik rozsáhlé, což znamenalo, že automatizace byla mnohem obtížnější. Díky diagnostické funkci přes IO-Link můžeme proces včas zastavit a předejít tak nákladným následným poruchám.“
Připojení analogových snímačů přes IO-Link
Kromě toho lze běžné analogové senzory s výstupem 4...20 mA bezproblémově integrovat do infrastruktury IO-Link pomocí převodníkové zástrčky DP2200. Příkladem jsou vývěvy, které jsou vybaveny vysoce přesnými převodníky absolutního tlaku (PT0505) s analogovým proudovým výstupem. Převodníková zástrčka integruje tyto senzory digitálně do infrastruktury IO-Link a připojuje je k řídicí jednotce.
Obrázek 1: Všechny senzory a aktuátory komunikují s řídicí jednotkou stroje prostřednictvím nadřazených modulů IO-Link.
Obrázek 2: I bezpečnostní funkce lze realizovat pomocí speciálních IO-Link masterů.
Bezpečnost přes IO-Link
Prostřednictvím IO-Link lze přenášet i bezpečnostní signály. W. v. d. Heyde používá modul AL200S PROFIsafe IO-Link od společnosti ifm.
Thorben Reyelt, vedoucí týmu elektrotechniky: „Do stroje jsme integrovali modul IO-Link AL200S, abychom mohli bezpečně zastavit pohyb aktuátorů. To znamená, že náš stroj zůstává v bezpečném stavu a zastaví se, když jsou dveře otevřené. Bezpečnost obsluhy je zajištěna, protože v tomto stavu nemůže dojít k žádnému pohybu ve stroji. To je důležité zejména při údržbě nebo kontrole procesů v systému.“
Modul PROFIsafe IO-Link má bezpečnostní digitální vstupy a výstupy, které lze použít například k připojení bezpečných mechanických kontaktů, aktuátorů nebo senzorů OSSD. Ovládá se pomocí telegramu PROFIsafe, který je veden přes IO-Link. Modul AL200S je vybaven osmi digitálními vstupy a čtyřmi digitálními výstupy, přičemž maximální jmenovitá hodnota výstupu je dva ampéry.
Indikace stavu
Stav testovacího systému je jasně indikován optickými signály. Testovací oblast je vybavena barevnými LED diodami, které během nastavování systému svítí bíle. Po dokončení testu ráfku se barva LED diody viditelně změní na zelenou nebo červenou v závislosti na výsledku testu.
Kromě toho se stav stroje a test barevně zobrazuje na střeše stroje pomocítřísegmentové světelné věže LED typu DV2310. Světelnou věž lze také pohodlně ovládat prostřednictvím IO-Link.
Společnost W. v. d. Heyde navíc využila zvláštního prvku světelné věže: Pokud snímače průtoku zjistí netěsnost v potrubí systému, použije se k vyhledání netěsnosti detektor úniku, který uživatel ručně vede podél potrubí. Měřící signál z detektoru úniku řídí prostřednictvím rozhraní IO-Link slyšitelnost bzučáku integrovaného ve světelné věži v rozsahu od 0 do 100 %. Čim blíže je detektor k úniku, tím hlasitější je bzučák. Tato akustická zpětná vazba umožňuje uživateli snadno a rychle lokalizovat netěsnosti na stroji, a to i v hlučném výrobním prostředí.
Světelná věž LED s rozhraním IO-Link je dobře viditelná na dálku a je vybavena integrovaným bzučákem.
Závěr
Přechodem na technologii IO-Link se společnosti W. v. d. Heyde podařilo výrazně zlepšit proces testování těsnosti hliníkových kol. Díky integraci rozhraní IO-Link na úrovni senzorů se nejen efektivněji využívají běžné senzory, ale také se bezpečně přenášejí signály související s bezpečností. Možnost vizuální a akustické signalizace stavu stroje i testu usnadňuje obsluze používání a pomáhá rychle identifikovat problémy. Celkově lze říci, že technologie IO-Link používaná ve společnosti W. v. d. Heyde umožňuje přesnější, efektivnější a bezpečnější testování těsnosti hliníkových kol, což v konečném důsledku vede k vyšší kvalitě a hospodárnosti výroby.
