Automatisering en digitalisering ontwikkelen zich in rap tempo in het maakproces. Toch is er opvallend weinig aandacht voor het moment dat het gereedschap het te bewerken materiaal raakt. Want weet u precies wat er tijdens het bewerken gebeurt? Sandvik Coromant stelt dat gereedschappen voorzien van sensoren de volgende stap in automatisering zijn. Zij maken het bewerkingsproces realtime te checken en consistent beheersbaar.
Diverse maakbedrijven hebben het toezicht geautomatiseerd, machines digitaal met elkaar verbonden en dashboards geïnstalleerd, voor uitgebreide analyses.
Maar het exacte moment waar metaal en gereedschap elkaar ontmoeten is nog vaak afhankelijk van de intuïtie en het ‘gevoel’ van de operator, te voorzichtige parameters, of van inspectie als het bewerken al achter de rug is, aldus het bedrijf..
‘Het vergeten aspect: gereedschap is vaak ‘blind’
op het moment dat deze het onderdeel bewerkt’
Op die manier zorgen snellere programma’s of meer robots aan de bewerkingsmachine niet voor een efficiënter proces met minder noodgedwongen stilstand, stelt Leland Bailey.
Het kan ook anders, stelt de projectmanager op het gebied van het verspanen van metaal en bewerkingsoplossingen bij Sandvik Coromant.
Realtime monitoring, direct ingrijpen
Echte automatisering is afhankelijk van het realtime weten wat tijdens het bewerkingsproces gebeurt.
Op die manier kan actie ondernomen worden voordat er defecten optreden en de stilstandtijd uit de hand loopt.
Het systeem registreert bewerkingskrachten en trillingen en detecteert oppervlakte-vibraties bij de punt van het gereedschap. Vervolgens wordt die informatie realtime doorgestuurd naar een bedieningsinterface of de machinebesturing.
Gereedschappen met sensoren/sensorgereedschappen:
dit zijn gereedschappen, adapters of houders die
voorzien zijn van geïntegreerde of verbonden sensoren
die essentiële signalen registreren tijdens het bewerken
Zo worden afwijkingen gedetecteerd terwijl het gebeurt, zodat direct bijgestuurd kan worden. Denk aan een korte pauze, het aanpassen van een parameter of een gereedschapswissel.
Consistent werken, ook in ploegendiensten
Het belangrijkste van deze manier van werken is dat dit op een consistente manier plaatsvindt, met herhaalbare interventies, ook tijdens ploegendiensten.
Gereedschap met sensoren verhoogt de productiviteit terwijl het bewerken wordt gestabiliseerd en het aantal ongeplande stops omlaag gaat.
‘Met sensorgereedschap worden afwijkingen
gedetecteerd terwijl het gebeurt, zodat
direct bijgestuurd kan worden’
Wanneer een proces eenmaal veilig is, kunnen fabrikanten periodes zonder toezicht vol vertrouwen uitbreiden, aldus Bailey. De aandacht verschuift van het tellen van het aantal werknemers op de werkvloer naar het consequent verkorten van de tijd dat het gereedschap aan het werk is.
Een andere praktische waarde van een gereedschap dat is voorzien van sensoren heeft betrekking op de standtijd, geeft hij aan.
Veel werkplaatsen zijn aan de voorzichtige kant bij het wisselen van gereedschap om niet verrast te worden door defecten. Maar dit verspilt dus bruikbare standtijd en verhoogt de kosten.
Anderen gaan juist te ver en krijgen dan te maken met breuk. Dat kost meer qua afkeur en hersteltijd.
Actie ondernemen op basis van bewijs
Met live signalen uit de bewerkingsprocessen kan actie worden genomen op basis van bewijs.
Werkplaatsen vervangen de wisselplaat omdat aan het signaal is af te lezen dat deze aan het einde van zijn levensduur is gekomen. Niet omdat een teller afloopt of omdat de operator een gevoel heeft.
‘Er kan op een consistente manier gewerkt
worden, met herhaalbare interventies’
Over een reeks machines en een heel productiejaar vertaalt deze discipline zich in een langere tijd dat bewerkt wordt, alsmede minder onderbrekingen en een hogere bezettingsgraad. Dit terwijl hiervoor geen extra personeel nodig is, geeft de gereedschappenfabrikant aan.
Met de instroom van nieuwe werknemers, terwijl ervaren operator met pensioen gaan, kan de kennis van een goede verspaning verloren gaan; tenzij het wordt vastgelegd in systemen.
Worden data niet goed vastgelegd en worden ze niet gebruikt als trainingshulpmiddel dan zullen productiebedrijven in de toekomst mogelijk geconfronteerd worden met een scala aan fouten, zo waarschuwt Bailey.
Naslagwerk
Gereedschappen met sensoren kunnen helpen om jarenlange ervaring om te zetten in specifieke, consistente en leerbare data, waarop medewerkers in de werkplaats kunnen vertrouwen.
‘Kennis over goede verspaning van ervaren operators
die met pensioen gaan, gaat niet verloren als het
wordt vastgelegd’
Door het opslaan van signaalregistraties, drempelwaarden en logs van gebeurtenissen, kan het fungeren als naslagwerk.
Het kan dan de keuzes voor parameters begeleiden en zorgt voor een eenvoudiger probleemoplossing, over ploegendiensten en productielocaties heen.
Wanneer kennis is opgeslagen in data en modellen in plaats van in de hoofden van enkele specialisten, worden beslissingen herhaalbaar en controleerbaar.
Machinegeleide beslissingen
Productiemanagers krijgen er traceerbare snijgegevens bij ter ondersteuning van audits en klantdocumentatie. Engineers krijgen een stevigere basis voor continue verbetering op basis van aantoonbare informatie en niet van ‘horen zeggen’.
En wat cruciaal is, volgens Bailey: operators kunnen hun aandacht verleggen van het reageren op geruchten naar het daadwerkelijk verbeteren van processen. En dat is toch essentieel bij de evolutie van het personeelsbestand.
‘Met live signalen uit de bewerking actie ondernemen,
zonder discussies, maar puur op basis van bewijs’
Veel werkplaatsen verwarren onbedoeld visualisatie met automatisering, stelt hij. Een grafiek op een tablet is handig en biedt ongetwijfeld een ongeëvenaard niveau qua inzicht, maar het vraagt nog steeds een mens om een probleem te zien en om onder druk te reageren, legt Bailey uit.
Vooraf vastgelegde proceslimieten
Wie gereedschap met sensoren gebruikt, laat het systeem automatisch proceslimieten afdwingen.
Als trillingen een vastgelegde limiet overschrijden of als de snijkrachten zo pieken dat dit op een dreigend defect duidt, dan moet de besturing het proces onmiddellijk onderbreken, het gereedschap terugtrekken, de voeding aanpassen of een gereedschapswissel in gang zetten. Hier moet geen discussie over gevoerd hoeven worden.
Werkstuk, tools en apparatuur beschermd
Met sensorgereedschap wordt de kwaliteit van het werkstuk beschermd, evenals het gereedschap zelf en de apparatuur. En dit op het moment zelf, dus niet nadat er verderop in het proces defecten zijn ontdekt.
Actief inzicht tijdens het verspanen sluit de cirkel, waardoor stabiele, herhaalbare cycli en onbemande processen met vertrouwen mogelijk worden, aldus Bailey.
In de praktijk stelt dit maakbedrijven in staat om te plannen voor een betrouwbare volledig geautomatiseerde productie zodat ze naadloos 24/7 kunnen opereren.
‘Langere tijd bewerken, minder onderbrekingen
en een hogere bezettingsgraad’
De besturing detecteert het als condities buiten de grenswaarden komen en past de geconfigureerde beschermende actie direct toe. Zo hoeft niet meer vertrouwd te worden op iemand die dit opmerkt op het moment dat schade vaak al is opgetreden.
Door de kloof tussen sensor en besturing te overbruggen, wordt monitoring omgezet in een machinegedrag dat de wisselwerking tussen gereedschap en onderdeel consistent beschermt, stelt hij.
CoroTurn Plus
Sandvik Coromant heeft een gereedschapsoplossing met sensoren. CoroTurn Plus is ontworpen om twee complementaire capaciteitsniveaus te bieden, omdat niet elke werkplaats zich in dezelfde ontwikkelingsfase bevindt.
Het gaat om CoroTurn Plus met CoroPlus Viewer en om CoroTurn Plus gecombineerd met CoroPlus Connected.
Met CoroPlus Viewer
Wanneer CoroTurn Plus live data streamt naar CoroPlus Viewer op een pc of tablet, dan krijgen operators passief realtime inzicht omtrent oppervlaktetrillingen en snijkrachten.
Zo zien zij trends afgezet tegen referentieprocessen, ontvangen ze alarmen bij overschrijdingen van grenswaarden, inspecteren waardes, bekijken afwijkingen en markeren gebeurtenissen om de oorzaakanalyse te versnellen.
Na verloop van tijd geven alle signalen bij elkaar aan wanneer een wisselplaat het einde van zijn levensduur nadert. Zo kunnen teams deze op het juiste moment vervangen, zonder dat te vroege wisselingen of catastrofale defecten optreden.
Met CoroPlus Connected
Het tweede niveau is machine-geïntegreerde bescherming door CoroTurn Plus te combineren met CoroPlus Connected.
‘Actief inzicht tijdens het verspanen maakt stabiele,
herhaalbare cycli en onbemande processen met
vertrouwen mogelijk’
In deze modus worden dezelfde signalen naar de NC-besturing van de machine gestuurd, en kunnen gebruikers via software of NC-code grenswaarden instellen voor trillingen, belasting en vibraties.
Wanneer dan een onverwachte gebeurtenis optreedt, initieert de besturing automatisch beschermende acties. Denk aan het ondersteunen van een stop na blokkade, een optionele pauze en configuraties die de voedingssnelheid overschrijven.
Echte automatisering
Zo wordt een hogere, door de machine geleide besluitvorming mogelijk en kan dus echte automatisering worden geleverd.
Smart manufacturing hangt af van wat zich bij de gereedschapspunt afspeelt, stelt Bailey. Cloud links en dashboards kunnen de zichtbaarheid nog zo verbeteren, maar als gereedschap ‘blind’ is, blijft de plek tussen werkstuk en onderdeel de zwakke schakel.
‘Als gereedschap ‘blind’ is, blijft de plek tussen
werkstuk en onderdeel de zwakke schakel.‘
Van sensoren voorziene gereedschappen bieden de ontbrekende zichtbaarheid en de middelen om bij de bron te handelen, stelt het bedrijf. Hierdoor wordt het verspanen een beheersbaar en controleerbaar proces, die manloos bewerken ondersteunt, met voorspelbare resultaten.
