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平稳的发动机生产

使用传感器监测生产过程并根据计算实施维护

用于高精密金属加工的机床

位于特罗尔海坦(Trollhättan)的瑞典GKN航空航天公司生产用于飞机发动机和航空航天工业的精密零部件。其机床配有的传感器旨在确保超高透明度和最佳产品质量。

GKN是全球领先的航空航天技术领域跨技术供应商,在15个国家拥有50个生产基地,为全球超过90%的飞机和发动机制造商提供产品和服务。他们研发和生产用于航空航天领域的创新智能系统和技术,例如用于货机或全球最大的客机等。该公司还从事空间技术。例如,他们为著名的Ariane 5运载火箭生产火箭喷管。

GKN生产用于航空航天工业的发动机组件

GKN的工业物联网工程师Mikael Alm说道:“我们生产用于飞机发动机的组件。在我所在的数字网络发展部门,我们使用精密的机床工作,并借助传感器来监测机床,确保一切顺利运行,不会发生任何意外。我们使用不同的传感器来确保最佳生产过程。近3年来,我们一直使用ifm的振动传感器来监测机床的主轴。”

金属加工领域的许多操作都通过计算机实现完全自动化,例如铣头高速铣削金属,切削刀具加工出微米级精度的轴,钻头加工出精确的钻孔等。这就是高精密飞机涡轮发动机组件能够在极短时间内完成生产的主要原因。

确保加工工件的准确无误至关重要。这是持续保证卓越产品质量的唯一方法。由于加工速度快且作用力大,能够快速响应的诊断系统成为必需,它们可立即检测到刀具的损坏或者加工期间的碰撞并立即停止生产过程,从而避免机器和工件损坏。持续的振动诊断被证明是最优方法。

见微知著

该系统的核心元件是由传感器专家ifm提供的高灵敏度且极其可靠的振动传感器,其直接安装在主轴外壳上。VSA型振动传感器是一种小型的微机械加速度传感器,可连续检测非旋转机械表面上的振动。

持续监测:ifm的VSA004型振动传感器直接安装在主轴上

VSA非常灵敏,甚至能检测到仅1毫米大小的铣头上由不平衡导致的微小损坏。例如,根据振动特征的变化,可以检测钝钻或过多切屑等导致的切削力变化并将其报告给诊断装置。GKN的VSE100估算单元由ifm提供。它可处理多达4个振动传感器的信号,并在发生故障时触发警告或停机。数据则通过以太网传输至更高层级的控制器。

在加工过程中每件刀具及每个步骤的振动和碰撞的检测限值可保存在机器控制器中。为了提前确定这些数值,可以在示教模式中执行程序循环。每件刀具的单独振动数据和可调容差值保存在控制器中。若加工期间超出了这些数值,则视为存在错误,并根据振动的幅度,发出警告信息或停止加工。

另一个保护功能是主轴状态监测。复杂主轴机构上的轴承磨损可以根据异常的振动特征进行检测和指示。这可为用户提供额外的安全性。

其他传感器:

评估系统有2路模拟量输入,可以用于集成监测额外测量参数的传感器。GKN使用大量的PN7压力传感器来持续控制冷却管中的压力。压降可能会停止冷却过程并损坏刀具和工件,因此传感器会在发生故障时指示工作压力是否过低。

Mikael Alm表示:“自从在GKN工作,我就使用ifm传感器。ifm拥有大量出色的传感器,无论我们有何种需求,他们总能提供合适的解决方案。”

GKN通过AS-i总线系统将所有传感器连接至中央控制器。借助AS-i IO模块,可以使用一根两线制扁平电缆将多达127个传感器的信号发送至AS-i主站。总线布线可显著降低布线成本,并提高安装的灵活性。

评估

GKN使用SMARTOBSERVER来监测和分析机器状态。该软件由ifm专门开发用于设备的状态监测。传感器的所有测量值都将在这里汇集。除了可视化所有过程值及其限值外,该软件还可创建趋势分析等,帮助优化生产过程。

Mikael Alm解释道:“掌握生产过程中的动态对我们而言非常重要。我们的产品非常昂贵,因此我们必须在生产过程存在瑕疵时做出改进。我们可以在自己的分析工具中使用SMARTOBSERVER采集的数据,并进行精确的评估和相应处理。”ifm软件可以管理大量的警报,因此可以对机器进行基于状态的维护。

结论

借助传感器和SMARTOBSERVER,可以对机床进行可靠的自动化监测。及时检测出故障,并且可以根据计算和状态实施维护操作。这不仅能节省成本,还能确保最大的可用性和最高的产品质量。

Mikael Alm总结道:“多年来,我一直实施这种类型的维护,并取得了预期的效果。无论是现在还是未来,ifm的传感器和软件组合解决方案都将帮助我们理解并改进我们的设备。ifm的客户支持同样出色,他们始终能帮助我们找到合适的解决方案。”与客户的密切合作还反映在ifm的口号上:“ifm – close to you”。