GKN Aerospace 난기류 없는 엔진 생산

GKN의 산업 IoT 엔지니어 Mikael Alm는 말합니다: "우리는 항공기 엔진용 부품을 생산합니다. 우리 ND Digital 부서에서는 정밀한 공작기계를 사용하여 작업합니다. 모든 것이 완벽하게 작동하고 예상치 못한 일이 발생하지 않도록 센서로 기계를 모니터링합니다. 당사는 무결점 생산 프로세스를 보장하기 위하여 다양한 센서를 사용합니다. 지난 약 3년 동안 ifm의 진동 센서를 사용해 왔습니다. 진동 센서는 공작기계의 스핀들이 제대로 작동하는지를 모니터링합니다.

금속 가공작업에는 컴퓨터에 의해 수행되는 완전히 자동화된 다양한 작업이 있습니다. 밀링 헤드는 금속을 통해 고속으로 작동합니다. 절삭 공구는 마이크로밀리미터의 정밀도로 샤프트를 생성하고 드릴은 정확한 위치에 드릴 홀을 만듭니다. 이것은 예를 들어 항공기 터빈용 고정밀 부품이 가능한 최단 시간에 제조되는 방법입니다.

공작물의 결함이나 문제가 없는 기계가공을 보장하는 것이 가장 중요합니다. 이는 일관되게 높은 제품 품질을 보장하는 유일한 방법입니다. 빠른 기계가공 속도와 처리력으로 공구 손상이나, 가공 중 충돌을 즉시 감지하여 프로세스를 중단시키므로 기계 및 공작물의 손상을 방지할 수 있는 빠르게 반응하는 진단 시스템이 필요합니다. 영구적인 진동 진단이 최적의 절차인 것으로 입증되었습니다.

가장 작은 불균형이 오류를 드러냅니다.

시스템의 핵심은 센서 기술 전문업체 ifm electronic의 고감도 진동 센서로서, 이는 스핀들 하우징에 직접 장착됩니다. VSA 타입의 진동 센서는 비회전 기계 표면에서 지속적으로 진동을 감지하는 소형 마이크로 기계식 가속도 센서입니다.

VSA는 매우 민감하여 밀리미터 크기를 가진 밀링 헤드의 사소한 손상 또한 감지합니다. 예를 들어 무뎌진 드릴이나 부스러기 축적으로 인한 절삭력의 변화는 진동 특성변화로 인하여 감지되어 진단 전자장치에 보고됩니다. GKN에서 사용되는 VSE100의 평가 장치는 ifm 제품입니다. 이 시스템은 최대 4개의 진동 센서로부터 수신되는 시그널을 처리하여 고장이 발생할 경우, 경고 또는 기계 중단을 트리거합니다. 데이터는 이더넷을 통해 상위 수준 컨트롤러로 전송됩니다.

진동 및 충돌 감지에 대한 제한값은 각 공구와 프로세스의 모든 단계를 위하여 기계 컨트롤러에 저장됩니다. 이를 미리 결정하기 위하여 프로그램 실행이 티치 모드에서 수행됩니다. 개별적인 진동 데이터와 조정가능한 허용오차 값은 각 공구를 위한 컨트롤러에 저장됩니다. 가공 중에 이러한 값이 초과되면 오류로 해석되어 진동 진폭에 따라 경고 메시지를 표시하거나 기계 가공을 중단합니다.

또 다른 보호기능은 스핀들 상태 모니터링입니다. 복잡한 스핀들 기계의 베어링 마모는 비정상적인 진동 특성을 기반으로 감지되고 신호를 전송합니다. 이를 통해 사용자에게 추가적인 안전을 제공합니다.

추가 센서:

평가 시스템은 측정 파라메터를 모니터링하는 추가 센서가 통합된 2개의 아날로그 입력을 보유합니다. GKN은 PN7 압력 센서를 사용하여 냉각 파이프의 압력을 지속적으로 컨트롤합니다. 압력 강하가 발생할 경우, 냉각 프로세스가 중단되고 공구 및 공작물이 손상될 수 있습니다. 따라서 오류가 발생하는 경우, 센서는 필요한 작동 압력에 도달하지 못했다는 신호를 보냅니다.

GKN은 AS-i bus 시스템으로 중앙 컨트롤러에 사용되는 모든 센서를 연결했습니다. 2선식 평면 케이블은 AS-i IO 모듈을 사용하여 최대 127개의 센서로 부터 AS-i 마스터로 시그널을 전송합니다. Bus 배선은 케이블 연결 비용을 크게 감소시키고 설치 유연성을 높입니다.

평가

GKN은 SMARTOBSERVER를 사용하여 기계 상태를 모니터링하고 분석합니다. 이 소프트웨어는 설치 상태 모니터링용으로 ifm이 특별히 개발하였습니다. 여기에 모든 센서의 측정값이 모아집니다. 이 소프트웨어는 모든 프로세스 값과 그 한계값을 보여주는 것은 물론, 예를 들어 동향분석을 생성하여 생산 프로세스를 최적화하는 데 도움을 줍니다.

Mikael ALM은 다음과 같이 설명합니다: "생산 프로세스에서 어떤 일이 발생하는지 이해하는 것이 매우 중요합니다. 당사의 제품은 고가 제품으로 프로세스가 완전히 옳지 않을 경우, 개선될 수 있어야 합니다. 우리는 SMARTOBSERVER에서 수집된 데이터를 자체 분석 도구에 사용하여 정확한 평가를 수행하고 그에 따라 조치를 취할 수 있습니다." ifm 소프트웨어의 광범위한 알람 관리기능을 통해 기계의 상태기반 유지보수가 가능합니다.

결론

센서와 SMARTOBSERVER를 통해 공작기계를 신뢰성있게 자동 모니터링할 수 있습니다. 결함이 적시에 감지되며, 예지보전이 가능할 뿐만 아니라 상태기반으로 수행됩니다. 이를 통해 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 최대의 가용성과 최고의 제품품질이 보장됩니다.

Mikael Alm의 결론: "수년간 저는 이러한 타입의 유지보수 작업을 수행해 왔으며 예상대로 작동합니다. ifm의 센서와 소프트웨어가 결합된 솔루션은 현재와 마찬가지로 미래의 장비를 이해하고 개선하는 데 도움이 될 것입니다. ifm은 우리 문제에 대한 해결책을 찾는 데 항상 도움을 주는 매우 탁월한 고객지원을 제공합니다." 고객과의 긴밀한 협력은 ifm 슬로건에도 반영되어 있습니다: "ifm close to you"