Case study Przemysłu 4.0: Pozyskiwanie danych z obrabiarek i pomiary jakości oleju

745

Obecne metody zarządzania parkiem maszynowym wymagają nowych standardów. Według specjalistów nie można bardziej zwiększać wydajności, niezawodności, jakości produkowanych elementów bez głębszej wiedzy na temat poszczególnych części maszyny. Zależy nam na tym, aby maszyna sama się zdiagnozowała. Co więcej – chcemy uzyskiwać te informacje w czasie rzeczywistym i z wyprzedzeniem reagować na potencjalnie zbliżające się niebezpieczeństwa.

────── Artykuł firmowy ──────

Może się wydawać, że w dobie wszechobecnego Internetu pozyskiwanie danych z maszyn nie powinno stanowić żadnego problemu. Okazuje się, że nie jest to takie proste.

– W tym obszarze firmy mierzą się z dwoma podstawowymi problemami – twierdzi Marek Maciejewski z ifm electronic. –  Pierwszy z nich dotyczy tego, w jaki sposób możemy dane pozyskać z maszyny i które z nich są naprawdę istotne. Natomiast druga wątpliwość dotyczy tego, jak te dane należy interpretować – dodaje.

Obrabiarka rozłożona na czynniki pierwsze

Wnętrze obrabiarki

Badanie drgań można zobrazować m.in. na przykładzie obrabiarki. Zazwyczaj każde takie urządzenie składa się przede wszystkim z takich elementów jak: wrzeciono, głowica, zbiornik z olejem, układ filtrów, narzędzie do obróbki, podajnik, pompa układu hydraulicznego, emulsja chłodząca, zbiornik na zużyty olej, pojemnik ze smarem, przenośnik łańcuchowy na odpady metalowe. Każdy z powyższych elementów ma mniejszy lub większy wpływ na pracę maszyny m.in. jej jakość, niezawodność i wydajność. Aby dowiedzieć się, co należy naprawić na tym urządzeniu zanim się zepsuje, potrzebne są informacje o stanie każdego z tych elementów.

– Pomocna może być historia zdarzeń dla każdej części danej maszyny. Utrzymanie ruchu dokładnie wie, co się psuje, jak często i w którym urządzeniu. Dlatego istotna jest tu kalkulacja cenowa ciągłego naprawiania tego samego elementu. Koszty są nie tylko związane z postojem maszyn czy częściami zamiennymi, ale również z produkowanymi odpadami, czyli częściami, które nie spełniają norm – mówi Marek Maciejewski.

W taki sposób można monitorować np. wrzeciono, które jest najbardziej newralgicznym urządzeniem w maszynie. Jego nieprawidłowa praca prowadzi do produkowania odpadów, a uszkodzenie łożysk może zatrzymać maszynę na wiele godzin. Niewykryte w porę kolizje mogą znacznie podwyższyć koszty awarii. Monitorowanie wrzeciona dostarcza informacji o stanie łożysk, niewyważeniu, sprzyja wykrywaniu kolizji.

Ważny poziom oleju…

Pomiary oleju w maszynie

– Olej ma bardzo istotne znaczenie na funkcjonowanie maszyny – jest jak krew u człowieka. Jeśli jest niedostatecznej jakości, powoduje szybsze zużycie elementów hydraulicznych maszyny. Ma to również przełożenie na jakość produkowanych elementów.

Do monitorowania oleju odpowiedni jest analizator cząstek stałych LDP100 plus pomiar wilgotności oleju LDH100. Podczas instalacji należy pamiętać, że konieczne jest zapewnienie stałego przepływu i takie skonstruowanie układu, aby w oleju nie występowały pęcherzyki powietrza gdyż zostaną potraktowane jako zanieczyszczenie.

…i jego cechy

Jakość cieczy można monitorować mierząc konduktancję

Kolejnym bardzo istotnym czynnikiem odpowiedzialnym za jakość produkowanych elementów, są zmieniające się właściwości emulsji chłodzącej.  Dlatego, aby zapewnić odpowiednią jakość produkowanych elementów pobiera się próbki celem sprawdzenia jej właściwości m.in. konduktywności i pH. Do tego działania odpowiedni jest nowy czujnik ifm LDL200. Jest on w stanie mierzyć konduktywność cieczy, która przy dłuższej eksploatacji zmienia swoje parametry m.in. z powodu rozwoju bakterii, zanieczyszczenia olejem lub wodą.

Aby zmierzyć konduktancję, należy umieścić czujnik w cieczy referencyjnej. Określa ona punkt odniesienia względem, którego można obserwować zmiany po czasie i na tej podstawie ustawia się progi alarmowe.

– Niski stan oleju, smaru czy emulsji bezsprzecznie jest jednym z krytycznych obszarów maszyny. Brak jednego z nich grozi poważnym i kosztownym jej uszkodzeniem. Stan ten może być wyświetlany na jej pulpicie sterującym lub lokalnie poprzez wziernik. W obu przypadkach wymagana jest lokalna kontrola – dodaje.

Do pomiaru poziomu oleju, smaru lub innych cieczy do dyspozycji jest szeroka gama czujników o różnych funkcjach. Rodzaj zastosowanego urządzenia zależy od kilku czynników: sposobu działania czujnika np. pojemnościowy, hydrostatyczny, radarowy oraz przyłącza procesowego, sposobu montażu, rodzaju wyjścia czy medium. Aby rozwiązanie było pewne, trzeba zwrócić uwagę na każdy z tych elementów.

Szczegółowa analiza

Celem uzyskania kompleksowej diagnozy najczęściej potrzebne są kolejne pomiary. Na przykład istotny jest pomiar ciśnienia oleju na chwytaku. Wartość ta określa, czy dany element jest prawidłowo zamocowany. Jeśli tak nie jest, to istnieje duże ryzyko uszkodzenia zarówno narzędzia, jak i obrabianego przedmiotu. Natomiast pomiar temperatury może nas informować o problemach z układem chłodzenia napędu pompy hydraulicznej, a ciągła kontrola zużytego powietrza umożliwi wczesne wykrywanie wycieków.

Przykładowy ekran z instalacji – stan łożysk na wrzecionie

– Liczba czujników dostępnych na rynku może przyprawić o zawrót głowy. Z jednej maszyny możemy mieć kilkadziesiąt różnych parametrów, które mają wpływ na jej funkcjonowanie. Z drugiej strony nikt szczególnie nie kwapi się, aby codziennie analizować przebiegi. Nie raz słyszę od firm, że choć zbierają dane z systemów, to  korzystają z danych dopiero po zaistnieniu awarii, a to duży błąd. Nawet wczesne informowanie o zbliżającej się katastrofie nic nie da, jeśli nie będzie odpowiedniej reakcji. Tymczasem monitorowanie maszyn może to pomóc zapobiec wielu awariom i ograniczyć kosztowne naprawy i przestoje – podsumowuje Marek Maciejewski.


Publikacja stanowi kontynuację cyklu artykułów poradnikowych firmy ifm electronic. Polecamy również wstęp do owej serii.

Jak wprowadzić Przemysł 4.0 do firmy?