Diagnostyka drganiowa obrabiarek i procesów wytwarzania

Aż 85 % postojów maszyn jest spowodowanych ich zużyciem. Ponieważ trudno wyobrazić sobie bez nich nowoczesną produkcję, konieczna jest skuteczna diagnostyka, pozwalająca na utrzymanie ich wydajności na najwyższym poziomie. Zapewnić ją mogą czujniki wibracji gwarantujące precyzyjną pracę obrabiarki.

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 posiadać te informacje w czasie rzeczywistym i z wyprzedzeniem reagować na potencjalnie zbliżające się niebezpieczeństwa.

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.

Informacja dokładnie wtedy, kiedy jest potrzebna

Należy pamiętać o tym, że dla predykcyjnego utrzymania ruchu należy stworzyć odpowiednią strategię, która jest budowana przez lata. To proces, którego celem jest uzyskanie informacji o stanie maszyny, dokładnie wtedy kiedy jest to wymagane. Chodzi o to, by w odpowiednim zareagować, czyli podjąć działanie zapobiegające nieprzewidzianemu postojowi.

Monitoring wibracji jest dobrym wskaźnikiem zdrowia maszyny. Nietypowe wibracje mogą świadczyć o uszkodzeniu, poluzowaniu lub tarciu poszczególnych elementów urządzenia, niewłaściwym ustawieniu, niewspółosiowości, degradacji łożysk, kawitacji oraz uszkodzeniu taśmy lub elektrycznych części silnika.

Warto wiedzieć co naprawić, zanim się zepsuje

Analiza drgań pozwala przewidzieć uszkodzenia maszyn. Pokażmy to na przykładzie obrabiarki. Wszystkie jej części m.in. wrzeciono, głowica, narzędzie do obróbki, podajnik czy przenośnik łańcuchowy na odpady metalowe, mają mniejszy lub większy wpływ na funkcjonowanie maszyny. To od nich zależy jakość jej pracy, niezawodność i wydajność. Aby dowiedzieć się, co należy naprawić w tym urządzeniu, zanim się zepsuje, potrzebne są informacje o stanie wszystkich jego elementów składowych. Pomocna może być także historia zdarzeń dla każdej części danej maszyny

- Dzięki diagnostyce drganiowej można monitorować np. wrzeciono obrabiarki, które jest najbardziej newralgicznym urządzeniem w maszynie - mówi Marek Maciejewski. - Jego nieprawidłowa praca prowadzi do produkowania odpadów, a uszkodzenie łożysk może zatrzymać maszynę na wiele godzin. Niewykryte w porę kolizje mogą doprowadzić do kosztownych uszkodzeń narzędzi i produkowanych detali.

Przy monitorowaniu kondycji wrzecion sprawdza się diagnostyka drganiowa ifm Octavis, która jest w stanie zapewnić informacje o stanie łożysk, niewyważeniu, wykrywaniu kolizji, a następnie analizę narzędzia. Kolizja może być wykryta błyskawicznie, w czasie 1-2 ms. Rozwiązanie to należy jednak dopasować do maszyny oraz jej otoczenia, aby zminimalizować ryzyko wystąpienia błędnych alarmów.

ifm electronic opracowało specjalne czujniki, które można łatwo montować na wrzecienniku. Miejsce montażu pozwala na precyzyjne wykrywanie drgań i ich zmiany, a następnie przekazywanie ich do jednostki przetwarzającej. Tam wykonuje się wszystkie niezbędne obliczenia., które następnie przetwarzane są odpowiednie wartości, np. prędkość skuteczną drgań lub wartość szczytową przyspieszeń.

Narzędziem informującym o aktualnym stanie maszyn jest Smartobserver. Pozwala na zbieranie i podgląd danych niezależnie od miejsca, a także analizuje pozyskane informacje. Dzięki niemu możliwe jest także sterowanie powiadomieniami np. przez SMS lub email, a także zarządzanie pracami serwisowymi i raportowanie.

Istotna redukcja kosztów

Nadrzędnym celem monitorowania pracy maszyn jest redukcja niepotrzebnych kosztów, związanych z przestojami, naprawami, a nawet wymianą sprzętu. Tymczasem są trzy możliwości pozwalające na redukcję tych wydatków. Pierwszy to konserwacja predykcyjna, czyli wykrywanie bieżącego stanu urządzenia. Drugi to jakość procesu np. jeżeli parametry cięcia zmieniają się z powodu zużycia narzędzia, będzie to sygnalizowane. Kolejny element to zabezpieczenie maszyny. W razie potrzeby może ona zostać zatrzymana awaryjnie, unikając uszkodzenia.

- Wielu dużych użytkowników, zwłaszcza z branży motoryzacyjnej stosuje te rozwiązania od dawna, ponieważ zauważyli tu wielki potencjał oszczędnościowy – mówi Marek Maciejewski. – Jeden z naszych klientów, właśnie z tego sektora, poprzez zainstalowanie systemu monitoringu wrzecion na obrabiarkach ma obecnie pod kontrolą stan swoich maszyn. Wcześniej wymiana narządzi była konieczna co roku, a dzięki zainstalowaniu monitoringu drgań, po trzech latach użytkowania, system pokazuje, że urządzenia są nadal sprawne. Biorąc pod uwagę, że koszt wymiany narzędzi na jednej maszynie to około 20 tys. euro, uzyskane oszczędności są naprawdę spore.

Potrzebna reakcja

Dzięki licznym czujnikom mierzącym czynniki wpływające na pracę maszyny, można uzyskać kilkadziesiąt różnych parametrów.

– Jednak często nikt szczególnie nie kwapi się, aby codziennie analizować przebiegi – mówi Marek Maciejewski. - Często 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 pomóc zapobiec wielu awariom i ograniczyć kosztowne naprawy i przestoje.

Nowoczesne firmy produkcyjne mierzą efektywność wykorzystania maszyn i urządzeń przy pomocy wskaźnika OEE – Overal Equipment Effectiveness. Zależy on od czasu pracy maszyny, jakości produktu i produktywności. ifm electronic dostarcza ważne dane w czasie rzeczywistym dla tych wszystkich obszarów.