Scania——自动化机床保护
处理多达4个传感器的振动信号：VSE100评估装置
通过振动监测保护机床
传感器技术用于防止计划外生产停机。它可持续监测机器和设备的状态。若超出了任何限定值，维护人员都将收到自动发送的消息，或者在关键情况下，机器甚至会自动停机以防发生任何损坏。
Scania生产的大功率V8发动机组
通过机床示例解释诊断功能
Scania使用众多机床。铣头在切割金属块时像是在切割黄油，车床凿刀则在打造毫米级精度的轴，而钻床则在准确钻孔。所有过程步骤都是完全自动化的，并由通过计算机控制的车床和铣床完成。它们几乎是在眨眼之间就制作出了气缸盖模具或发动机轴。
为了满足高质量标准，机床必须保证无瑕疵且无故障的工件加工。高加工速度和高作用力要求诊断系统能快速响应，并立即检测到任何刀具损坏或加工过程中的任何碰撞，从而能够使其快速停止，防止机床或工件损坏。实时振动诊断已被证明是尽可能减小损坏的理想解决方案。
小故障将引发严重后果
很难想象当铣头利用极高转速轻松切割材料时，其作用力有多大。然而，刀具实际上受到了极端机械应力的作用。
即使质量极佳，也没有操作员能防止刀具在使用时发生断裂。甚至极小的机械缺陷也可能在加工过程中造成严重后果。例如，铣头齿损坏可以损坏工件并使其作废。而如果这种情况发生在复杂工件（例如发动机组）上，代价可能是非常高的。不仅昂贵的工件本身变得毫无用处，而且无法生产出要求数量的产品。生产过程将会受到严重影响。
异常振动也能指示故障
因此，Scania为其机床提供自动故障检测系统。该系统的中心件是高度敏感且极为可靠的振动传感器，来自传感器专家ifm electronic。
“我们监测电机主轴的振动，因此可以在其断裂之前将其及时更换。并且，诊断软件还可显示主轴的状态以及是否需要调整任何过程参数。”Robert Bergkvist说道。
凭借传感器数据，可以实现尽可能高的过程效率，而不会带来致命的机床状态（例如车床凿刀过快加工物料）的风险。
这就是ifm 紧凑型VSA振动传感器 发挥作用的地方。该传感器通过螺钉牢固安装在主轴头外壳中，并在加工过程中连续检测振动特征。微机械加速度计敏感度非常高，甚至能检测到毫米级尺寸的铣头齿缺失引起的不平衡。根据振动特征的变化量，可以检测并报告钝钻或过多切屑等导致的切削力变化。
可以利用不同的容差限值对刀具进行示教，例如警告和关闭阈值。对于后者，利用“停止主轴前进”命令可以停止旋转刀具主轴，从而将头部从工件移开。这能可靠防止损坏贵重的工件。
碰撞检测
振动监测的另一个功能是碰撞检测。在批量生产中，整个铣削、车削和钻孔过程通常都通过模拟来测试。刀具与工件之间的程序相关碰撞将被可靠检测并在程序中相应考虑。尤其是在制造单个组件中，编程瑕疵可能导致刀具与工件或加工零件之间的碰撞。这种情况下，机床将被尽可能快地停止，从而将对机床和工件造成的损坏降至最低。
车削、钻孔和铣削大型金属块的5轴机床刀具
Robert Bergkvist检查传感器数据：“诊断软件显示主轴的状态以及是否需要调整任何过程参数。”
主轴监测
振动诊断的另一项保护功能是主轴状态监测。根据参考运行测量滚动轴承元件的振动特征并相应保存为“合格值”。若轴承在复杂的主轴机械系统中发生磨损，则会因振动特征异常而被检测到。若超出了可配置的容差，则会发出错误消息。这可保证实时的状态监测，为操作员提供额外的安全保障。
振动诊断的工作原理
ifm的VSA振动传感器是一种微机械加速度计，可连续检测非旋转机械表面上的振动。
该传感器与相应的 VSE评估装置相连。评估装置评估最多4个振动传感器的信号，并将其直接发送至机床控制系统。这确保了简单且稳定的集成。
各刀具的振动和碰撞检测限值可保存在机床控制器中。为了提前确定这些限值，可以在示教模式中执行程序循环。单独的振动数据将保存在控制器中，并提供可调的容差值。可以针对每次切削设置单独的限值。
在加工过程中，超出容差值将被视为故障，并且根据振动的幅度，将导致错误消息甚至是停止加工过程。
微机械VSA加速度计通过螺钉安装在旋转驱动器的外壳壁上。
结论
刀具断裂、碰撞或轴承损坏：基于振动诊断的过程监测不能防止它们的发生。然而，通过停止机床，损坏情况不会加剧，并且可以有效防止其他间接的工件和机床损害。实时振动检测甚至可以检测即将发生的问题，并向维护人员发送警告消息。这可确保高效的机床能力利用以及最高的机床保护。
