In unserem ersten Teil haben wir schon darüber berichte, wie wichtig es ist die Werkzeugmaschiene bei auftretenden Fehlern schnell stoppen zu können. Eine schnelle Reaktion der Diagnosesysteme kann verhindern, dass ein Werstück unweiderbringlich Schaden nimmt. Wir erklären wie wir diese Applikation lösen.

So funktioniert die Schwingungsdiagnose
Der eigentliche Schwingungssensor vom Typ VSA ist ein mikromechanischer Beschleunigungssensor. Er ist an die dazugehörige Auswerteeinheit VSE100 angeschlossen. Diese ist ebenfalls von ifm electronic entwickelt und kundenspezifisch auf die Werkzeugmaschinen von DECKEL MAHO parametriert. Sie wertet die Sensorsignale aus und sendet diese als Objektwerte per Profibus oder über ET200S-Eingänge direkt an die Maschinensteuerung. So ist eine einfache und stabile Integration möglich.

Im MPC-Modul der Maschinensteuerung können für jedes Werkzeug Grenzwerte für die Vibrations- und Kollisionserkennung hinterlegt werden. Um diese vorab zu ermitteln, wird ein Programmlauf im Teach-Modus durchgeführt. Dabei werden pro Werkzeug individuelle Schwingungsdaten in der Steuerung hinterlegt und mit einstellbaren Toleranzwerten versehen. Eine individuelle Grenzwerteinstellung ist bis hinunter zu jedem Schnitt möglich.

Ein Überschreiten der Toleranzwerte während der Bearbeitung wird vom MPC als Fehler interpretiert und führt je nach Amplitude der Schwingung eine Warnmeldung oder einen verzögerten Stopp der Bearbeitung aus.

Schwingungsdiagnose im Detail
Das Herzstück des MPC ist das Schwingungsdiagnose-System von ifm electronic.
Dieses besteht aus Schwingungssensor und Auswerteelektronik.

Die Diagnoseelektronik VSE100 bietet Anschluss für bis zu vier Schwingungssensoren vom Typ VSA. Diese erfassen kontinuierlich die Vibrationen an nicht-rotierenden Maschinenoberflächen.

Die Auswerteeinheit empfängt diese Signale über eine Strom-Schnittstelle und errechnet die Amplituden der parametrierten Diagnoseobjekte. Die zu überwachenden Diagnoseobjekte werden vorab mit Hilfe einer Software am PC definiert. Die Bewertung und Überwachung der Diagnoseobjekte kann entweder relativ zum Teach-Wert oder auf einen absoluten Grenzwert hin erfolgen. Die Grenzwerte können über die Laufzeit verändert werden. Die Diagnoseelektronik errechnet zusätzlich den Effektiv- und Maximalwert der Beschleunigung oder der Schwingungsgeschwindigkeit. Bewertung und Überwachung erfolgen dabei über absolute Grenzwerte ohne Bezugswert z. B. nach ISO 10816.

Der robuste Beschleunigungssensor vom Typ VSA arbeitet mit kapazitivem Messprinzip und ist durch seinen speziellen mikromechanischen Aufbau frei von Sättigung und triboelektrischen Störeinflüssen, auch bei schnellen Eilgangbewegungen wie beispielsweise an einer Werkzeugmaschinenspindel. Ein integrierter Selbsttest bietet zusätzliche Sicherheit.
 
Fazit
Kollision, Werkzeugbruch oder Lagerschaden: Die Prozessüberwachung mittels MPC kann dies nicht verhindern. Aber durch verzögerten Maschinenstopp werden die Ausbreitung des Schadens und damit zusätzliche Folgeschäden an Werkstück und Maschine wirksam verhindert. Auch sich anbahnende Störungen werden erkannt und dem Benutzer als Warnhinweis mitgeteilt.

Das eingesetzte Schwingungsdiagnosesystem von ifm electronic bietet automatisierte Sicherheit bei jeglicher Art von Prozessüberwachung an rotierenden Maschinenteilen, und das nicht nur an Werkzeugmaschinen. Schnelle Reaktionen von bis zu 0,64 ms, Belastungszähler, Gut- / Schlecht-Zähler, adaptive Alarmschwellen und einfache Anbindung an die Steuerung sind wichtige Parameter für einen effektiven Maschinenschutz.

Weiter Information zur Schwingungsüberwachung finden Sie hier