W. v. d. Heyde — Випробування алюмінієвих дисків на герметичність
IO-Link допомагає перевіряти герметичність алюмінієвих дисків
Якщо колесо автомобіля спускає повітря, більшість із нас, природно, припускає, що це прокол шини, і це правильно. Але мало хто знає, що диски також можуть пропускати повітря. Причина в тому, що під час виготовлення колісних дисків рідкий легкий метал заливається у форму. У процесі цього можуть утворюватися дрібні пористі тріщини чи канали витоку, якими згодом може виходити повітря. Саме тому виробники алюмінієвих дисків ретельно перевіряють диски на герметичність, перш ніж випустити їх на ринок.
W. v. d. Heyde — сімейне підприємство середнього розміру, розташоване в місті Штаде, Німеччина, що спеціалізується на виробництві промислових машин для виявлення витоків для автомобільної промисловості. Виконавчий директор Джеральд Людольф пояснює: «Наразі штат співробітників налічує близько 90 осіб. Ми розробляємо й виготовляємо індивідуальні рішення для випробувань на герметичність із використанням тестового газу проти вакууму. Наш досвід сягає ще середини 1990-х років, коли ми почали розробляти машини для виявлення витоків в алюмінієвих дисках. Сьогодні ми розповсюджуємо нашу продукцію по всьому світу й зарекомендували себе в цій галузі як лідер світового ринку.»
Процедура випробування
У роботі приладів для виявлення витоків використовується вакуумна технологія та впорскування газу. Для перевірки на герметичність колісний диск герметизується з обох боків за допомогою гумової пластини й кришки. Потім повітря із зовнішньої та внутрішньої частини диска відкачується за допомогою вакуумних насосів. Зрештою, тестовий газ впускається до герметичної зовнішньої сторони диска. Для цього зазвичай використовують гелій, оскільки він особливо ефективний для виявлення навіть незначних витоків.
Через різницю тисків між зовнішньою і внутрішньою частиною диска гелієва газова суміш проходитиме через будь-які потенційні пори або капіляри у внутрішню область диска. Тут концентрація гелію вимірюється за допомогою високоточного мас-спектрометра. Поки показник не перевищує певного порогу, алюмінієве колесо вважається герметичним, інакше воно відбраковується.
Перш ніж стан колеса буде схвалено, з нього дістається та відновлюється тестова газова суміш гелію. «Завдяки цьому процесу ми можемо запропонувати нашим клієнтам високий рівень економічної ефективності, оскільки використаний тестовий газ не викидається в атмосферу, а переробляється», — стверджує Єнс Вестмаєр, керівник групи механічного проєктування компанії von der Heyde.
Зображення 1: Алюмінієві диски перевіряються на герметичність за допомогою вакуумної технології.
Зображення 2: Тестер герметичності компанії W. v. d. Heyde.
Зображення 3: Витратоміри виявляють як стиснене повітря, так і тестову газову суміш гелію.
Машинна модернізація
Раніше випробування на герметичність й обробка тестового газу проводились у різних частинах машини. Після модернізації ситуація кардинально змінилася.
«Основною метою модернізації було перетворити дві окремі машини на одну, щоб зменшити займану площу й запропонувати нашим клієнтам компактне рішення, що включає всі необхідні функції, які раніше виконували дві машини. Це значно економить простір у виробничому цеху замовника», — стверджує Єнс Вестмаєр.
Автоматизація з IO-Link
У рамках модернізації рівень датчиків був повністю конвертований в IO-Link, що дає безліч переваг. Йоост Бочинскі, відповідальний за технологію контролю, пояснює: «Ми використовуємо різні датчики ifm, зокрема фотоелектричні датчики, витратоміри й датчики тиску. Завдяки IO-Link ми можемо оптимально аналізувати дані цих датчиків й отримувати великий обсяг раніше недоступної інформації. Одним із прикладів є витратомір SD, який ми використовуємо в кількох модифікаціях: SD6500 для стисненого повітря, SD6600 для формувального газу й SD6800 для гелію. Датчики дають нам змогу визначати тенденції споживання, що було б неможливим зробити це з такою точністю без IO-Link. Завдяки розширеній інформації від датчика ми можемо збирати дані про щоденне, щотижневе й щомісячне споживання в контролері, надавати клієнтам інформацію про важливі тенденції та виявляти внутрішні витоки в машинних лініях. Наші клієнти зрештою виграють від економії коштів. Ефективність та якість значно покращилися порівняно з аналоговими сигналами завдяки використанню датчиків IO-Link. Тепер ми можемо набагато точніше визначити наявність проблеми з датчиком, наприклад, чи існує проблема з датчиком тиску, чи він функціонує надійно. Раніше наші діагностичні можливості були не настільки значними, а це означало, що автоматизація була набагато складнішою. Завдяки функції діагностики через IO-Link ми можемо вчасно зупинити процес й уникнути подальших затратних несправностей.»
Підключення аналогових датчиків через IO-Link
Крім того, звичайні аналогові датчики з виходом 4...20 мА можна легко інтегрувати в інфраструктуру IO-Link за допомогою штекера-перетворювача DP2200. Одним із прикладів є вакуумні насоси, оснащені високоточними датчиками абсолютного тиску (PT0505) з аналоговим струмовим виходом. Штекер-перетворювач інтегрує ці датчики в цифрову інфраструктуру IO-Link та підключає їх до контролера.
Зображення 1: Усі датчики й виконавчі механізми взаємодіють із контролером машини через головні модулі IO-Link.
Зображення 2: Навіть функції, пов'язані з безпекою, можуть бути реалізовані за допомогою спеціальних головних модулів IO-Link.
Безпека через IO-Link
Навіть сигнали, пов'язані з безпекою, можуть надсилатися через IO-Link. Компанія W. v. d. Heyde використовує модуль IO-Link AL200S PROFIsafe від ifm.
Торбен Реєлт, керівник групи з електротехніки: «Ми інтегрували в машину модуль IO-Link AL200S, щоб можна було безпечно зупиняти рух виконавчих механізмів. Це означає, що наша машина залишається в безпечному стані й зупиняється під час відчинення дверцят. Безпека оператора гарантована, оскільки в цьому стані в машині неможливі жодні рухи. Це особливо важливо під час проведення робіт із технічного обслуговування або перевірки процесів у системі.»
Модуль IO-Link PROFIsafe має цифрові входи й виходи, пов'язані з безпекою, які можна використовувати, наприклад, для підключення безпечних механічних контактів, виконавчих механізмів або датчиків OSSD. Керування здійснюється через телеграму PROFIsafe, яка тунелюється через IO-Link. Модуль AL200S має вісім цифрових входів і чотири цифрові виходи, максимальний номінал останніх складає два ампери.
Індикація стану
Стан тестової системи чітко відображається оптичними сигналами. Тестова зона оснащена кольоровими світлодіодами, які світяться білим під час налаштування системи. Після завершення перевірки диска колір світлодіода помітно змінюється на зелений або червоний залежно від результату перевірки.
Крім того, стан машини й перевірки відображається в кольорі зверху машини за допомогою 3-сегментної світлодіодної світлової вежі типу DV2310. Світлову вежу також можна зручно контролювати через IO-Link.
Крім того, компанія W. v. d. Heyde скористалася спеціальною функцією світлової вежі: Якщо витратоміри виявляють витік у трубах системи, для пошуку витоку використовується детектор витоку, який користувач уручну скеровує вздовж труб. Вимірювальний сигнал від датчика витоку контролює чутливість зумера, убудованого у світлову вежу, у діапазоні від 0 до 100 відсотків через IO-Link. Тож, що ближче детектор до місця витоку, то гучнішим стає сигнал зумера. Цей акустичний зворотний зв'язок дає змогу користувачеві легко й швидко визначати витоки на машині навіть у гучних виробничих умовах.
Світлодіодну світлову вежу на базі IO-Link добре видно здалеку й вона оснащена вбудованим зумером.
Висновок
Перейшовши на технологію на базі IO-Link, компанія W. v. d. Heyde змогла значно покращити процес перевірки герметичності алюмінієвих дисків. Завдяки інтеграції IO-Link на рівні датчиків не лише традиційні датчики використовуються ефективніше, але й сигнали безпеки передаються надійніше. Можливість візуальної та акустичної сигналізації стану машини й стану перевірки підвищує зручність використання для операторів і допомагає швидко виявляти проблеми. Загалом технологія IO-Link, що використовується в компанії W. v. d. Heyde, забезпечує більш точну, ефективну й безпечну перевірку герметичності алюмінієвих дисків, що в кінцевому результаті призводить до підвищення якості й економічної ефективності виробництва.
