GKN Aerospace Motorproduktion uden turbulenser
Værktøjsmaskine til metalbearbejdning med høj præcision
GKN Aerospace er verdens førende teknologiovergribende leverandør af luft- og rumfartsteknik. Med 50 produktionssteder i 15 lande leverer virksomheden til over 90 procent af de globale fly- og motorproducenter. De udvikler og producerer innovative intelligente systemer og teknologier til luft- og rumfart, som f.eks. anvendes i transportfly og i verdens største passagerfly. Virksomheden arbejder også inden for rumfartsteknologi. De har f.eks. produceret raketdysen til den velkendte Ariane 5.
GKN Aerospace producerer motorkomponenter til luft- og rumfartsindustrien
Mikael Alm, Industrial IoT Engineer hos GKN: "Vi producerer komponenter til flymotorer. I min afdeling ND Digital arbejder vi med præcise værktøjsmaskiner. Vi overvåger vores maskiner ved hjælp af sensorer, så alt fungerer perfekt, og der ikke sker noget uventet. Vi anvender forskellige sensorer for at sikre en problemfri produktionsproces. I omkring 3 år har vi anvendt vibrationssensorer fra ifm. De overvåger spindlerne i vores værktøjsmaskiner."
Der er forskelligt arbejde inden for metalbearbejdningen, som udføres fuldautomatisk vha. computere. Fræsehoveder arbejder gennem metallet med høje omdrejningstal. Skærende værktøjer skaber millimeternøjagtige aksler, og borer nøjagtigt placerede huller. Sådan fremstilles der på kort tid højpræcisionskomponenter til f.eks. flyturbiner.
Den højeste prioritet har den fejlfri og problemfri bearbejdning af emnet. Dette er den eneste måde til at garantere en ensartet høj produktkvalitet. På grund af den høje forarbejdningshastighed og proceskræfterne kræves der hurtigt reagerende diagnosesystemer, der straks registrerer eventuelle skader på værktøjet eller kollisioner under bearbejdningen og straks stopper processen for at forhindre skader på maskine og emne. Permanent vibrationsdiagnose har vist sig at være en optimal procedure.
Tilstrækkelige kølemidler til værktøj og emne
De mindste ubalancer afslører fejl
Det centrale element i dette system er en meget følsom og ekstremt pålidelig vibrationssensor fra sensorspecialisten ifm electronic, der er monteret direkte på spindelhuset. Vibrations- sensoren af typen VSA er en lille mikromekanisk accelerationssensor, som kontinuerligt registrerer vibrationer på ikke-roterende maskinoverflader.
Billede 1: Lytter permanent: Vibrationssensor VSA004 fra ifm placeret lige på spindlen. Billede 2: VSE100 evalueringsenheden registrerer de mindste afvigelser og giver et signal i tilfælde af en overskridelse af grænseværdierne.
VSA er så følsom, at den registrerer selv den mindste beskadigelse på et fræsehoved, der i sig selv kun er en millimeter stor, på grund af ubalancen. Ændringer i skærekræfterne, der f.eks. kan forårsages af et sløvt bor eller for stor ophobning af spåner, registreres og rapporteres til en diagnoseenhed på grund af ændrede vibrationskarakteristika. Hos GKN stammer evalueringsenheden VSE100 fra ifm. Den behandler signaler fra op til fire vibrationssensorer og kan udløse en advarsel eller et maskinstop i tilfælde af en fejl. Dataene overføres til en overordnet styreenhed via Ethernet.
Grænseværdier for vibrations- og kollisionsregistrering kan gemmes i maskinens styreenhed for hvert værktøj og for hvert trin i processen. For at fastlægge dem på forhånd gennemføres der en programcyklus i teach-modus. Der gemmes individuelle vibrationsdata og justerbare toleranceværdier i styreenheden for hvert enkelt værktøj. Hvis disse værdier overskrides under bearbejdningen, opfattes dette som en fejl og medfører en advarselsmeddelelse eller stopper bearbejdningen afhængig af vibrationens amplitude.
En yderligere beskyttelsesfunktion er spindlens tilstandsovervågning. Slid i lejerne på den komplekse spindelmekanik registreres og signaleres på basis af usædvanlige vibrationskarakteristika. Dette giver brugeren ekstra sikkerhed.
Yderligere sensorer:
Evalueringssystemet har to analoge indgange, hvor der kan integreres ekstra sensorer til overvågning af målingsparametre. GKN anvender et stort antal PN7 tryksensorer til konstant kontrol af trykket i kølerøret. Et trykfald vil kunne stoppe kølingsprocessen og beskadige værktøjet og emnet. Derfor signalerer sensorer, hvis driftstrykket er for lavt i tilfælde af en fejl.
GKN tilsluttede alle sensorer til den centrale styreenhed via AS-i bussystemet. Et fladkabel med to ledere overfører signaler fra op til 127 sensorer ved hjælp af AS-i IO-moduler til AS-i master. Busledningsføring reducerer kabelføringsomkostningerne markant og gør derudover monteringen utrolig fleksibel.
Billede 1: Tryksensorer overvåger trykket i kølekredsløbet.Billede 2: Reducerer ledningsføring: AS-i moduler indsamler sensordata og overfører dem til styreenheden via et buskabel med to ledere.
Evaluering
GKN anvender SMARTOBSERVER til at overvåge og analysere maskintilstanden. Denne software er blevet specialudviklet af ifm til tilstandsovervågning af installationer. Her samles de målte værdier for alle sensorer. Ud over at illustrere alle procesværdier og deres grænser, udarbejder softwaren for eksempel også trendanalyser og hjælper med at optimere produktionsprocessen.
Mikael Alm forklarer: "Det er meget vigtigt for os at forstå, hvad der sker under produktionsprocessen. Vores produkter er meget kostbare, og vi skal kunne foretage forbedringer, hvis processerne ikke passer hundrede procent. Vi kan anvende de indsamlede data fra SMARTOBSERVER i vores eget analyseværktøj og derved foretage præcise vurderinger og handle i overensstemmelse med dette." Den omfattende alarmstyring i ifm softwaren tillader tilstandsbaseret vedligeholdelse af maskinerne.
For gennemsigtighed og optimering: SMARTOBSERVER softwaren indsamler, visualiserer og analyserer alle sensordata
Konklusion
Ved hjælp af sensorer og SMARTOBSERVER, kan værktøjsmaskiner overvåges automatisk og pålideligt. Fejl registreres i rette tid og vedligeholdelsen kan planlægges og sker tilstandsbaseret. Dette sparer ikke kun omkostninger, men sikrer også maksimal tilgængelighed og den højeste produktkvalitet.
Mikael Alms konklusion: "Jeg har i mange år arbejdet med denne type vedligeholdelse, og det fungerer som det skal. Den kombinerede løsning af sensorer og software fra ifm hjælper os med at forstå og forbedre vores udstyr både nu og i fremtiden. ifm har en fremragende kundesupport, der altid har hjulpet os med at finde en løsning på vores problemer." Det tætte samarbejde med kunden afspejler sig også i ifm sloganet: "ifm close to you"