A robotika és a hálózati analitika területén az ipari automatizálás rohamos fejlődésen ment keresztül. A forgácsolás területén azonban továbbra is van egy vakfolt. Bár a vállalatok automatizálták a felügyeletet, összekapcsolták a gépeket és telepítettek irányítópultokat, a pillanat, amikor a szerszám a munkadarabba ütközik, gyakran még mindig a kezelő intuíciójától vagy a utólagos ellenőrzéstől függ. Az alábbiakban kifejtjük, miért a szenzoros szerszámok jelentik a következő lépést az automatizálásban.
A várakozások az intelligens gyártással kapcsolatban magasak. A Deloitte 2025-ös Smart Manufacturing and Operations Survey felmérése szerint a megkérdezett vállalatok 92%-a úgy véli, hogy az intelligens gyártás a következő három évben a versenyképesség legfontosabb tényezője lesz. Pozitív hatással van a termelési teljesítményre, a termelékenységre és a kapacitásra.
Gyorsabban végrehajtott programok alkalmazása vagy robotok telepítése egy gép köré nem elegendő, ha a megmunkálási folyamat továbbra is érzésre vagy túl konzervatív paraméterekre épül. A valódi automatizálás előfeltétele, hogy valós időben észleljük, mi történik a beavatkozás során, és intézkedéseket tegyünk, mielőtt károk keletkeznének és a leállási idők fokozódnának.
A szenzoros szerszámok forgácsolószerszámok, adapterek vagy tartók, amelyek beépített vagy csatlakoztatott érzékelőkkel rendelkeznek. Ezek a feldolgozás során fontos jeleket rögzítenek. Ily módon a rendszer képes a vágóerőket és a rezgéseket észlelni, a szerszámhegyen fellépő felületi rezgéseket felismerni, és ezeket az információkat valós időben továbbítani egy kezelői felületre vagy a gép vezérlésére. Az anomáliák észlelhetők, és megfelelő korrekciós intézkedések hozhatók. Ez jelentheti a feldolgozás rövid megszakítását, a paraméterek kiigazítását vagy a szerszámcserét.
A döntő pont azonban az, hogy a megmunkálási folyamaton belüli reprodukálható beavatkozások – tehát olyan munkafolyamatok, amelyek ismételt végrehajtás során mindig ugyanazokat a megbízható eredményeket hozzák – biztosítják a folyamatosságot az összes munkaréteg között.
Fokozott termelékenység
A szenzorokkal ellátott szerszámok növelik a termelékenységet azáltal, hogy stabilizálják a vágást és csökkentik a tervezett leállásokat. Amint egy folyamat valóban biztonságos, a gyártó cégek gond nélkül meghosszabbíthatják a felügyelet nélküli időszakokat. A fókusz így a gyártásban történő magas munkaerőráfordításról a fenntartható időmegtakarításra helyeződik át.
A szenzorvezérelt szerszámok egy másik előnye a hosszabb élettartamuk. Sok gyártó cég a váratlan leállásoktól való félelem miatt konzervatív csereintervallumokat állapít meg. Ennek azonban az a következménye, hogy a szerszámok lehetséges élettartamát nem használják ki teljes mértékben, és a költségek emelkednek. Mások viszont túllépik a javasolt intervallumokat, ami törési károkhoz és így a selejt és a helyreállítási idő magasabb költségeihez vezet.
A folyamatból származó élő jelek segítségével bizonyítékokon alapuló döntéseket hoznak. Például egy váltólapkát cserélnek ki, mert a jel aláírása azt mutatja, hogy elérte élettartama végét – és nem azért, mert egy számláló lejárt, vagy mert ezt feltételezik. Ez a megközelítés egy egész géppark és egy termelési év során hosszabb vágási időket, kevesebb megszakítást és magasabb kihasználtságot eredményez, anélkül, hogy további személyzetet kellene alkalmazni.
Tudáshiányok megszüntetése
A World Manufacturing Foundation szerint a vállalatok 74 százaléka nehézségekkel küzd a szükséges szakemberek toborzásában. Mivel ez a probléma a jövőben tovább súlyosbodik, a gyártó vállalatoknak belső képzéseket kell kínálniuk a munkavállalóik továbbképzésére. A gyártási ipar vezetői számos hibát elkövethetnek, ha az adatokat nem tanulási eszközként használják.
Ha nem sikerül a vágási folyamat optimális érzékelését rendszerekben rögzíteni, akkor ez elveszhet, amikor új munkavállalók érkeznek a vállalathoz, és a tapasztalt kezelők távoznak. A szenzoros eszközök segítenek abban, hogy az évek során szerzett tapasztalatokat kifejezett, tanulható adatokra alakítsák, amelyekre az új munkavállalók a gyártás során támaszkodhatnak. A jelgörbék, küszöbértékek és eseménynaplók tárolásával egy hivatkozási anyag jön létre, amely útmutatóként szolgál a paraméterek kiválasztásához, és megkönnyíti a hibakeresést a különböző rétegek és helyszínek között.
Ha a tudás nemcsak néhány ember fejében, hanem adatokban és modellekben is tárolva van, a döntések megismételhetők és ellenőrizhetők lesznek. Ily módon a gyártásvezetők érthető vágási adatokat kapnak, amelyek támogatják az auditokat és az ügyféldokumentációkat. Ugyanakkor a mérnökök szilárdabb alapot kapnak a folyamatos fejlesztésekhez, mivel a folyamat története adatállomány, nem pedig anekdota. Főleg pedig a gépkezelők most már a folyamatoptimalizálásra összpontosíthatnak, nem pedig a figyelemfelkeltő zajok észlelésére, ami a munkaerő fejlődése szempontjából elengedhetetlen.
Gépek által vezérelt döntések
Sok gyártóvállalatnál a vizualizáció és az automatizálás területeit gyakran összekeverik. Bár egy táblagépen megjelenő diagram hasznos és kétségtelenül egyedi betekintést nyújt, továbbra is szükség van arra, hogy egy ember észlelje a problémát és nyomás alatt reagáljon.
A valódi automatizálás eléréséhez, ahol a rendszer automatikusan betartja a folyamatkorlátokat, érzékelő eszközöket kell használni. Ha például a rezgés egy meghatározott tartományt meghalad, vagy a vágóerők olyan mértékben növekednek, hogy meghibásodás várható, a vezérlés habozás nélkül megszakítja a folyamatot, visszahúzza az eszközt, módosítja a sebességet vagy eszközváltást indít. Így a munkadarab minősége, az eszközök és a berendezés azonnal védhető, még mielőtt a hibák észlelésre kerülnének.
A folyamatban lévő vágási folyamatok betekintései lezárják a visszajelzési kört, és így stabil, megismételhető ciklusokat, valamint felügyelet nélküli működési időket tesznek lehetővé. A gyakorlatban a vállalatok így megbízhatóan tervezhetik az ember nélküli gyártást és éjjel-nappal termelhetnek. A vezérlés észleli a határértékeken túli körülményeket, és automatikusan alkalmazza a konfigurált védelmi intézkedéseket, ahelyett, hogy egy személyre támaszkodna, aki csak utólag észleli a trendet.
Egy gyakorlati megközelítés
A szenzor és a vezérlés közötti rés áthidalásával a felügyelet egy gépen belüli folyamattá válik, amely következetesen védi a forgácsolási folyamatot. A gyártócégek eltérő fejlesztési szakaszainak megfelelően a CoroTurn Plus szenzoros szerszámmegoldást két egymást kiegészítő funkciós szinttel tervezték.
A CoroTurn Plus élő adatokat továbbít a CoroPlus nézőre egy PC-n vagy táblagépen, így a kezelők passzív valós idejű betekintést nyernek a felületi rezgésbe és a vágóerőkbe. A határértékek túllépése esetén akusztikus riasztások is érkezhetnek. Ezen kívül láthatják a trendeket a referencia folyamatokhoz képest, figyelmeztetéseket kaphatnak a határértékek túllépésekor, ellenőrizhetik az értékeket és eltéréseket, valamint eseményeket jelölhetnek meg, hogy felgyorsítsák az okok elemzését. Idővel a gyűjtött jelek azt mutatják, mikor érte el egy forgatható szerszám a használati ideje végét. Így a munkatársak a megfelelő időben cserélhetik őket, elkerülve a korai cseréket és a súlyos gépleállásokat.
A következő szint a gépbe integrált védelem, ahol a CoroTurn Plus és a CoroPlus Connected kombinálva van. Ebben a módban ugyanazok a jelek továbbítódnak a gép NC-vezérléséhez. A felhasználók a szoftver vagy az NC-kód segítségével határértékeket állítanak be a rezgésre, szerszámterhelésre és rezgésekre. Ha váratlan esemény következik be, a vezérlés automatikusan védelmi intézkedéseket hoz. Ezek közé tartozik a leállás egy blokkolás után, opcionális szünetek, valamint a táplálási és vágási sebesség felülbírálása. Mindez lehetővé teszi a gép által vezérelt döntéshozatalt és a valódi automatizálást.
Összegzés
A intelligens gyártás szempontjából fontos, hogy mi történik a szerszámhegyen. Bár a felhőkapcsolatok és a műszerfalak javítják a láthatóságot, egy „vak” szerszám azt eredményezi, hogy a szerszám beavatkozás a folyamat gyenge pontja marad. A szenzoros szerszámok itt biztosítják a szükséges átláthatóságot, lehetővé téve, hogy közvetlenül a probléma gyökerénél lépjünk közbe. Ezáltal a szerszám beavatkozás egy ellenőrizhető és ellenőrizhető folyamattá válik, amely lehetővé teszi a felügyelet nélküli megmunkálást előre jelezhető eredményekkel.
Kapcsolat:
