MCI - Prometec

Maschinen-Zustandsüberwachung
mit Prozessoptimierung
und Maschinenoptimierung
Automatische und kontinuierliche Erfassung
von Vibrationen
Bereits über
10 00 Systeme
im Einsatz
Stand Frühjahr 2011
transparente Bearbeitung ✔
erhöhte Verlässlichkeit ✔
beschleunigte Wartung ✔
Amortisation in unter einem Jahr ✔
Werkzeugmagazin
Spindel
Achsen
Werkstückaufspannung
Werkzeug
Maschinen-Zustandsanalyse
Zustandsanalyse von
Spindel
Schlitten
Lagern
Zustandsorientierte Instandhaltung
Prozessanalyse
der gesamte Prozess wird erfasst;
Werkzeug für Werkzeug und Schnitt für Schnitt
Maschinenoptimierung
Prozessoptimierung & -überwachung
Zustandsorientierte Instandhaltung
PDA.MCI.1105.GE

Zustandsanalyse und Optimierung
MCI erfasst über einen am Spindelgehäuse
platzierten Sensor die
Vibrations signale einer Bearbeitungsmaschine
vollautomatisch und kontinuierlich
während allen bei der
Fertigung auftretenden Zuständen
(Zerspanung, Werkzeugwechsel, Spindelhochlauf,
Beschleunigen und Abbremsen
der Achsen, etc.). In festgelegten
Intervallen testet MCI darüber hinaus
Spindel und Schlitten im Leerlauf.
Die MCI-Hardware kümmert sich um
die Erfassung und Ablage der Sensordaten,
ebenso um deren Verarbeitung
mittels eines integrierten digitalen
Signalprozessors. Die Signale werden
durch das neuartige I 2 - und weitere
Analyseverfahren aufbereitet und mit
zuvor definierten Schwellen überwacht.
Zweck ist die Erstellung,
Speicherung und Überwachung
von Trends. Pro
Zyklus, Schnitt oder Werkzeug
werden aufgetretene
Kennwerte (Maximal werte,
Arbeitswerte, Mittel werte,
Standard ab wei chun gen,
etc.) gespeichert. Über steigen
diese ein definiertes
Maß, wird eine Warn- oder
Alarm meldung ausgegeben.
Typische Verschleißerscheinungen
an der
Ma schine und kritische Zerspanungsprozess
veränderungen werden so frühzeitig
erkannt.
Außerdem löst MCI bei Beschleunigungen
oberhalb von z.B. 60 g ein
Crash-Limit aus, welches die Maschine
sofort abschaltet.
Durch die Trennung der Messungen
in Bearbeitung und Nicht-Bearbeitung
lassen sich im Problemfall Ursachen
schnell zuordnen: Werden z.B. während
der Bearbeitung extrem hohe Werte
gemessen, beim Werkzeugwechsel und
Verfahren der Achsen sowie im Leerlauf
derselben Spindel allerdings völlig normale
Werte, müssen die Schnitt bedingungen
des Werkzeugs optimiert werden, da von
Spindel und Achsen logischerweise keine
Beeinträchtigung ausgehen kann.
Bohrer Gute Verschlissenes Anstieg
Bearbeitung Werkzeug
RMS 0,352 g 0,621 g 76%
Max. 3,63 g 9,42 g 159%
I 2 0,115 3,62 3047%
Fräser Gute 2 Schneiden Anstieg
(4 Schneiden) Bearbeitung fehlen
RMS 0,325 g 1,3 g 300%
Max. 2,48 g 5,98 g 141%
I 2 0,062 13,5 21674%
Vergleich verschiedener Überwachungsparameter des MCI-Systems:
I 2 reagiert äußerst feinfühlig auf abrupte Signaländerungen (z.B. hervorgerufen
durch Beschädigungen an Werkzeug, Spindellager, Achsführung, etc.)
MCI macht Maschine und Bearbeitungsprozesse
transparent und sicher, erhöht die
Verlässlichkeit, beschleunigt die Wartung
und spart bares Geld. Im Normalfall amortisiert
sich das System binnen eines
Jahres – bei kritischen Bearbeitungen
genügt dazu sogar bereits der erste
erkannte und abgestellte Fehler!
Die online an der Steuerung einsehbaren
MCI-Daten können jederzeit über eine am
Maschinen- oder Schaltschrank gehäuse
installierte Schnittstelle abgerufen und
gespeichert werden. Im Offline-Modus
können so die Trends auf Auffälligkeiten
untersucht und mit denen anderer, gleicher
Maschinen verglichen werden. Eine
zentrale Datenablage sowie -zugriff über
das firmeneigene Intranet ist ebenfalls
möglich.
Bei optimaler Platzierung
wird für MCI lediglich ein
einziger Vibrations sensor in
der Maschine benötigt – der
Einsatz weiterer Sensoren
ist für Zusatz funktionen
möglich, z.B. Werkzeugunwucht
oder Werkzeugsitzkontrolle
(TSD – Tool
Seat Detection).
verschlissenes Werkzeug
Werkzeugwechsel
Späneklemmer in einem
Bearbeitungs-Zyklus
Beispiel für die
hohe Empfindlichkeit
des I 2 -Analysewerts
PDA.MCI.1105.GE

Zustandsanalyse und Optimierung
Spindel
ICP ® -Vibrationssensor
VBS 50
CNC
PLC
mit MCI-
Software
Offener CNC PC
mit einfacher HMI –
Software zur schnellen
Sichtung von Alarmen
und Daten
MCI-Daten an
Firmen-Netzwerk
Vibrationssensor
Feldbus
Synchronisierung
mit Prozess und
Maschine
PROMOS 2 RTCM
Überwachungsgerät
mit MCI-Funktion
Machine Condition
Indicator
LPT/USB Gateway
System Interface Bus
(CAN)
Communication Plate,
Anschluss für
· Laptop mit
· Sensorrohdaten
Status-LEDs
PROMOS 2 RTCM
(Real Time
Compact Monitor)
Schaltschrank
ICP Sensorsignal
Systeminterface-Bus
lokale Datenhaltung,
Analyse und Bericht
Funktionsweise
1. Prozessüberwachung
während des Bearbeitungsprogramms
werden die Vibrationsdaten Werkzeug
für Werkzeug und Schnitt für Schnitt
sowie bei der Nicht-Bearbeitung aufgezeichnet.
2. Schlitten-Testprogramm (STP)
testet zu festgelegten Zeiten die Achsen:
Jede Achse wird (einmal pro Tag) einzeln
über den kompletten Verfahrbereich
bewegt, was einen rein achs bezogenen,
zuverlässigen Trend für jede Achse liefert.
3. Spindel-Analyseprogramm (SAP)
testet zu festgelegten Zeiten die
Spindel: Sie wird (einmal pro Tag) auf 3
verschiedenen Drehzahlen je 30 Sekunden
gedreht. Liefert einen zuverlässigen, rein
Spindel-bezogenen Trend je Drehzahl
Eine Fast-Fourier-Transformation
bietet weitere Analyse-
Möglichkeiten (Un wucht,
Ausrichtungsfehler, An bah nung
eines Lagerschadens). Siehe
auch Beispiel unten.
Beispiel
Unwucht, erkannt durch das
Spindel-Analyse-Programm
(SAP)
Warnung durch automatische
Unwuchterkennung.
Trendüberwachung führte zu Tausch der
Spindel bei nächstem Wartungsintervall.
Automatische Warnung an
PLC und Plant Management
System
Spindelwechsel
PDA.MCI.1105.GE

Zustandsanalyse und Optimierung
Beispiel
Der I 2 -Wert im Bearbeitungs-Trend
eines Tiefloch-Bohrers
war deutlich
erhöht (Trend = jeweils
ein Wert pro Bearbeitungs
zyklus).
Die Kugelumlaufspindel
wurde hier getauscht
Der Trend des I 2 -Wertes aus dem Schlitten-
Testprogramm der Z-Achse war ebenfalls erhöht,
daher wurde eine vorbeugende Instandhaltung
gezielt für die Z-Achse eingeleitet, bei der eine
defekte Kugelumlaufspindel entdeckt wurde. ‐
Bearbeitungs-Trend
Z-Achsen-Trend
Nebenstehend zwei Zeitprofile der RMS-
Werte des oben gezeigten Tieflochbohrens
(ein kontinuierliches Vibrations profil mit hoher
Auflösung).
Die Bearbeitungsqualität war in beiden Fällen
nicht zu beanstanden - jedoch brach das
Werkzeug beim Herausziehen aus dem Bohrloch
häufig.
(Anmerkung: Der kleine „Buckel“ im oberen Bild
ist eine normale, unkritische Prozess variation,
z.B. ein Späneklemmer.)
MCIview: Einfache An wen ­
dung direkt auf der Ma schinen-Steuerung.
MCIview‐Pro: Profi-Anwendung
auf Laptop- oder Desktop-
Computer.
Einrichten aller
MCI Parameter
Status-Ansicht
Alle wesentlichen Anzeigen
sind verfügbar, jedoch gibt
es keine Kon figurations-
Möglichkeiten. D.h., der
Maschinenbediener kann
die Ergebnisse ablesen,
aber keine Einstellungen
beeinflussen.
Anschluss an das Überwachungs
gerät erfolgt mittels
USB- oder Parallelport - für
Einrichten, Daten-Download
und Analyse.
Alle Parameter (Trends und
Profile) werden durch das
Programm aus dem Flash-
Speicher des Real Time Monitor
auf den Computer geladen.
Nach dem Download Ablage
in einer Datenbank (Netzwerk/
gemeinsames‐Verzeichnis/ Laufwerk).
Trend -Ansicht
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