Geavanceerde Werkhouderapparaten: Real-Time Meting & Monitoring voor Precisie Machining

Connectiviteit en dataverzameling zijn overkoepelende thema's in bewerking en productie geworden. Machinegereedschap OEM's en accessoireleveranciers bouwen voortdurend automatische feedback/monitoring-mogelijkheden in hun apparatuur om fabrieken in staat te stellen meer controle over hun shopfloor-processen te hebben. Bijvoorbeeld, Hainbuch America Corp. voorziet intelligente mogelijkheden op zijn TopPlus IQ spankoppen en mandrels. Deze intelligente werkhouderapparaten zijn geïntegreerd met sensoren die onderdeelmeting en werkhouderparameter-monitoring mogelijkheden omvatten. Ze zijn ontworpen om workflow te verbeteren door meetproceduretijden te reduceren en schroot te verminderen terwijl data naar de machinebesturing wordt doorgestuurd voor analyse en procesaanpassingen.

Zoals de andere werkhouderproducten van het bedrijf, is IQ-technologie gecreëerd op basis van klantinput om te bepalen hoe de apparaten het beste ontworpen kunnen worden. "We moeten ervoor zorgen dat we de integriteit van ons product behouden alsook het aanpassen voor toekomstige groei," zegt Hainbuch-applicatieingenieur, Jim McCraw. "Het IQ spankop/mandrel-systeem doet die stap vooruit gebaseerd op klantfeedback, inclusief waar we de sensoren plaatsen en welke typen data we proberen te vangen."

Hij voegt toe dat met de hulp van klanten, het bedrijf's R&D-afdeling de spankoppen/mandrels kan testen terwijl ze ze ontwikkelen, terwijl ruimte gelaten wordt voor toekomstige productgroei.

Automatische Meting en Monitoring

Het is een feit dat machinefabrieken constant nieuwsgierig zijn naar wat er binnenin een spankop of werkhouderapparaat gebeurt en hoe het het resultaat van het werkstuk beïnvloedt, volgens McCraw. Daarom zijn de automatische meet- en monitoring-mogelijkheden van de IQ-spankoppen en mandrels een natuurlijke voortgang in het bedrijf's werkhouderproductassortiment.

De IQ-spankop kan gebruikt worden voor het meten van de afgeronde werkstukdiameter. Deze data wordt verwerkt in de besturing of in de hoofcomputer en wordt ook getoond op een LED-ring op de spankop. Fotocredits: Hainbuch America Corp.

Traditioneel moesten machine-operators nauwkeurig letten op proceskenmerken zoals temperatuur, spankrachten, rigiditeit en trilling van het werkhouderapparaat en werkstuk, en hun bevindingen documenteren voor toekomstig gebruik, legt McCraw uit. Erkennend dat potentiële menselijke fouten en het vertrouwen op een operator's ervaring problematisch konden zijn, ontwierpen Hainbuch-ingenieurs de IQ-werkhouderapparaten om deze data automatisch - en nauwkeuriger - vast te leggen en door te sturen naar een database.

"Op deze manier hoeft een operator niet te proberen te vertegenwoordigen wat er in de machine gebeurt en dan beslissingen te nemen over hoe het beste op te lossen," zegt McCraw. Met de IQ-technologie worden de cruciale aspecten van het werkhouderproces in het apparaat geprogrammeerd en dan geeft het nauwkeurige informatie uit die gerapporteerd wordt aan de machinebesturing.

De meet- en monitoring-mogelijkheden van de TopPlus IQ-werkhouderapparaten omvatten:

• Spannen en meten in één stap, zonder een zelfstandige meetmachine te gebruiken. Deze kenmerk kan detecteren of de juiste diameter geproduceerd werd in de upstream-bewerking.
• Detecteren van werkstukcontact via sensoren in de basiskern en via de drie-punt onderdeelondersteuningscontact op de werkstuk-eindstop. De sensoren kunnen potentiëel spaan op de werkstuk-eindstop detecteren zonder complexe luchtzensingbesturing met een draaiende eenheid en piping.
• Meten van de temperatuur van het spanningsapparaat. Deze mogelijkheid kan een geleidelijke temperatuurverandering detecteren veroorzaakt door het bewerkingsproces.
• Meten van de RPM's van het spanningsapparaat. Het weten van de snelheid kan ideaal zijn voor conditiemonitoring voor de voorbereiding van RPM-gebaseerde analysediagrammen, inertieverliezen detecteren.
• Continu spankrachtmonitoring direct op het werkstuk. Afwijking van een gekalibreerde spankrachtswaarde wordt zo bepaald, maar levert geen absolute meting. Monitoring kan detecteren of de hydraulische eenheid/spancilinder's spankracht geschikt is voor het werkstuk. Bovendien stelt analyse van de spankrachtmeetdata betrouwbare-procesproductie in en is een belangrijk onderdeel van onderhoud naar behoefte.

Hoewel al deze informatie verzameld kan worden, kiezen veel machinefabrieken ervoor om alleen bepaalde informatie te verzamelen die ze het meest nuttig vinden voor hun applicaties. Dit proces is een contactloze transmissie van data en energie tussen het draaiende spanningsapparaat en de stator vastgezet op de kopstock.

Er zijn drie manieren waarop de IQ-werkhouderapparaten gebruikt kunnen worden voor meten/monitoring: 1) op de machine; 2) bij het hanteren van het werkstuk, en 3) op een meetstation. Fotocredits: Hainbuch America Corp.

Datadistributie

De machinefabriek kan bepalen welke data te verzamelen van de IQ-technologie en wat ermee te doen, handmatig of automatisch. Bijvoorbeeld, één optie is voor de IQ-spankop/mandrel om bepaalde informatie op een grafische gebruikersinterface of display weer te geven, wat de data is die direct van de sensoren naar de operator gestuurd wordt voor hem/haar te reageren. Of het IQ-werkhouder-systeem kan geprogrammeerd worden zodat data terug in de machinebesturing kan voeden en, in reactie, kan de machinegereedschap ofwel aanpassingen maken gebaseerd op setpoints of zelfs back-up gereedschap implementeren als slijtagepunten bereikt worden. De klant werkt met de machinebouwer zodat ze het gewenste pad - of reacties - geactiveerd via de machine's besturing kunnen opzetten.

"Sommige fabrieken willen het proces zo geautomatiseerd en remote mogelijk," legt McCraw uit. "Het hangt af van hoe kritisch het proces is en hoeveel interface ze de operators willen hebben."

Ook moeten machinefabrieken het type connectiviteitslus overwegen waarin ze ervoor kiezen te worden ingebed voor het systeem, volgens McCraw. Bedrijven kunnen niet alleen data uitsturen en delen, maar ook gedeelde informatie ontvangen.

De IQ-spankop kan op de machine gebruikt worden voor het meten van werkstukdiameter, temperatuur, RPM, werkstukcontact en werkstukspankracht. Data wordt verwerkt in de besturing of in de hoofcomputer en wordt getoond op het machinepaneel. Fotocredits: Hainbuch America Corp.

Data verzameld door de IQ-technologie kan binnen het bedrijf gehouden worden, binnen een familie van bedrijven, of kan gedeeld worden met gekozen netwerken. Datadelen en informatieprivacy moeten zorgvuldig overwogen en gemonitord worden binnen het systeem.

Het type connectiviteitslus dat gekozen wordt, bepaalt hoe de data transmissie functioneert. Echter, in het algemeen sturen de IQ-sensoren informatie met een Fieldbus-systeem direct naar een machinebesturing of naar een grafische gebruikersinterface. De data kan ook naar een fabrieksnetwerk in een centraal systeem gaan die die data samen met andere data verzonden door andere fabriekswerkcentra kan gebruiken om de algehele fabrieksprocessen en output digitaal te orchestreren. Dit centrale besturingssysteem kan dan geïntegreerd worden met externe leveranciers en bronnen om hun data te gebruiken om aanpassingen aan hun interne operaties te maken.

"Dit is waar de gateway kan uitbreiden naar het Internet of Things en ofwel deze data met remote bronnen delen of pertinente gedeelde data van andere bronnen opnemen," zegt McCraw.

De Operator's Rol

Hoewel het IQ-spankop/mandrel-systeem als automatisch beschouwd wordt, wordt het systeem geleerd wat te doen door de operator en is daarom geen volledig hands-off

Deze IQ-mandrel is voor het meten van de afgeronde werkstukboorgat. Dataverwerking vindt plaats in de besturing of in de hoofcomputer en kan uitgevoerd worden via een display op het meetstation. Fotocredits: Hainbuch America Corp.

apparaat. Ook, afhankelijk van de specifieke applicatie, kan menselijke invoer zeer nuttig zijn. Bijvoorbeeld, een operator moet herkennen wanneer bepaalde technologie niet correct functioneert en dan ingrijpen wanneer nodig.

In de meeste van deze geautomatiseerde systemen streven klanten naar controle van een proces en hebben consistente reacties op symptomen die adressering nodig hebben. "Dus, als ze handmatig reageren op een symptoom dat teruggevoed is door een sensor, zal het eind-effect van de IQ-technologie alleen zo betrouwbaar zijn als die operator is met het corrigeren van het probleem," legt McCraw uit. Maar, met automatische compensatie binnen de machine's besturing, nemen machines altijd beslissingen gebaseerd op feiten die in hen geprogrammeerd zijn. Zoveel technologie vertrouwt op ons, we moeten vertrouwen op technologie. We zijn afhankelijk van elkaars nauwkeurigheid, voegt hij toe.

Beetje Automatisering per Keer

Hainbuch's TopPlus IQ-werkhoudertechnologie stelt fabrieken in staat om geautomatiseerde processen zoals beschreven geleidelijk te integreren. Één of twee sensoren, spankoppen of meetstations tegelijk kunnen in een machinegereedschap geïntegreerd worden zodat automatisering niet allemaal tegelijk hoeft te gebeuren.

"Ik denk dat hoe meer mensen de voordelen van het implementeren van automatisering op kleine schaal realiseren, het makkelijker is om het te verantwoorden met grotere investeringen," legt McCraw uit.

De voordelen van deze intelligente werkhouderapparaten zijn duidelijk, met name voor hoge productie-applicaties. De automatische IQ-spankoppen en mandrels verhogen machineproductiviteit en procescapaciteit, garanderen een nodig onderhoudsschema, monitoren gedefinieerde spankrachten en documenteren de resultaten om herhaalprojecten te repliceren.

Hainbuch America Corp. | hainbuchamerica.com