Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
19. März 2008, VVD Dresden
Aus der Praxis – Angewandte Diagnose für erhöhte Prozesssicherheit und
Maschinenverfügbarkeit von Verpackungsmaschinen
Dipl.-Ing. Peter Hahn (Ing.-büro Hahn)
Dipl.-Ing. Gerrit Pohlmann (WZL der RWTH Aachen)
Gliederung
Vorstellung des Projektes ZuPack1
Riemendiagnose an der BB600 Kuvertiermaschine2
Diagnosen und Feldtest der VCI 180 Schlauchbeutelma schine3
Seite 2
Übersicht ZuPack: Ziele, Arbeitspakete, Partner
Analyse der Systemanforderungen
Entwicklung von Über-wachungsmethoden
und -strategien
Entwicklung einer Systemplattform
Erhöhung der Verfügbarkeit von Verpackungsmaschinen durch ein kostengünstiges
Zustandsüberwachungssystem für hochbelastete Komponenten und ihr
Zusammenspiel
Strategische Zielvorstellung:
Seite 3
Umsetzung der Überwachungsmethoden und -strategien
Systemerprobung und -optimierung
Projektmanagement
1. Differenzierung durch Innovation2. Konzentration auf die technische
Basis (� Komponenten)3. Kostensenkung mit Fokus auf den
Gesamtlebenszyklus Aktuell
Kennwert Anforderungen Maschinenhersteller und Anw ender
Image, Anlagenaufwertung (nur MH)
Neue Geschäftsmodelle (nur MH)
Kennwert MH
Kennwert EU
Arbeitspaket 1: Analyse der Systemanforderungen
Neue Geschäftsmodelle
Image,Anlagenaufwertung
Anlageninbetriebnahme
Garantie
Maschinen-hersteller
Anwender
Ergebnisse des Fragebogens:� Derzeit Austausch oft ausfallorientiert oder
zeitlich präventiv� Sehr lange Laufzeit der Anlage (> 10 Jahre) mit
hoher (> 60%) bis höchster (3 Schicht) Auslastung
Ziele des Fragebogens:� Erfassung der gängigen Instandhaltungspraxis und –wirtschaftlichkeit� Anforderungen der Maschinenhersteller und Endanwender erfassen� Identifikation der kritischen Komponenten und Anlagenzustände� Schaffung einer Ausgangsbasis für die Entwicklung der Systemplattform
Seite 4
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
Schnelle Fehlerlokalisierung (im Fa lle einerStörung)
Trendaussage
Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit (nur EU)
Betriebskostenreduktion (nur EU)
Wichtigkeit
Betriebskostenreduktion
Anlagenverfügbarkeit
Trendaussage
Schnelle Fehlerlokalisierung(im Falle einer Störung)
Garantie
Sicherheitserhöhung
Langfristige Daten
Exakte Fehleridentifikation
hoher (> 60%) bis höchster (3 Schicht) Auslastung � Hauptproblem bei Ausfällen: Prozeßfolgekosten� Einfaches, modulares Überwachungs-
system mit Standardschnittstellen gefordert� Größter Nutzen: Erhöhung Anlagenverfügbarkeit� 3-10% Mehrkosten (bezogen auf Anlagenwert)
werden bei entsprechendem Nutzen akzeptiert� Kritische Teile: Riemen (Antrieb, Transport),
Führungen, Getriebe, Lager, Pneumatik
Arbeitspaket 2 - Stand Februar 2009: Umgesetzte Einzeldiagnosen an den Demonstratoren
Riemen,
Ketten
(WZL)
Pneumatik
(Festo)
Vibration
(epro)
Antrieb
(Siemens)
ePS-Client
(ePS)
Lauffähig lauffähig lauffähig lauffähig Lauffähig
Lauffähig - Lauffähig lauffähig Lauffähig
Seite 5
(Buhrs)
Lauffähig - Lauffähig
(ohne HMI-Anbindung)
lauffähig Lauffähig
Nicht geplant
(Ketten-analyse)
Lauffähig Lauffähig
(ohne HMI-
Anbindung)
- Maintenance
Manager
(Optima)
- Diagnose parallel zum Steuerungsprogramm
- Einfache Abhängigkeitenund Kombinationen
- Langzeitauswertung- Ferndiagnose- Weitere Verdichtung
Arbeitspaket 3: Systemplattform zur Integration
VirtuellerCM-Slave
PLC/ CM-Master (z.B. Simotion)
MES / ERPVisualisierung
CM Master SystemExterner Server
z.B. ePS,
Internet
Seite 6
- Diagnose für Komponen-ten
- Leistungsfähige Algorith-men
- Datenverdichtung
- Virtuelle Slaves
CM-SlavePneumatik
CM-SlaveE-Drive
CM-SlaveVibration
CM-SlaveRiemen
Subsyst. 1
Subsystem n
Subsyst. 1
Subsystem n
Subsyst. 1
Subsystem n
Subsyst. 1
Subsystem n
Feldbusse, EthernetProfibus
Gliederung
Vorstellung des Projektes ZuPack1
Riemendiagnose an der BB600 Kuvertiermaschine2
Diagnosen und Feldtest der VCI 180 Schlauchbeutelma schine3
Seite 7
Schließstrecke
Ablageband
Prozessfehler und Maschinendefekte durch zu niedrig e oder zu hohe Riemenspannung an der Kuvertiermaschine BB600
Hauptwellenbruch – Mech. Defekt� Ausfall von Teilfunktionen
z. B. Stopper und Einschubfinger
� Defekte Welle nicht direkt einsehbar für Bediener
� Mechanische Überlastungdurch überhöhte Riemen-spannung oder Fremd-körper im Zahneingriff
Seite 8
Anleger 1...n Kuvertierteil
Kuvertzufuhr
Kette + Mitnehmer Saugöffner
Stopper
Riemendiagnose BB600� Erkennung von fehlerhafter Vorspannung
� Erkennung von Fremdkörpern
FV
Seite 9
Verschmutzung
Maschinenraum BB600 – Riemen M1B
Riemendiagnose: RD-DMS-Sensorik
� Installation für 3 Riemen: M1A, M1B, M1C
� Messung der Verbiegekraft mittels DMS
Riemen M1B
Seite 11
DMS
Riemendiagnose: RD-DMS-Sensorik
� Installation für 3 Riemen: M1A, M1B, M1C
� Messung der Verbiegekraft mittels DMS
� Kalibrierung von Kraft zu analoger Spannung
� Berechnung der Vorspannungskraft aus Geometrie und Charakteristik des Sensors
Riemen M1B
Seite 12
Analyse &Auswertung
Bedienung &Visualisierung
DMS
Kennlinien der Riemenspannung
Seite 13
Quelle: WZL
� Ab April 2009 erfolgt die Erprobung beim Kunden
Gliederung
Vorstellung des Projektes ZuPack1
Riemendiagnose an der BB600 Kuvertiermaschine2
Diagnosen und Feldtest der VCI 180 Schlauchbeutelma schine3
Seite 14
� Kunde: Transimpex
� Laufzeit: 10 Stunden am Tag
� Produkt: Reis
� 125 g 120 Beutel pro Minute
� 250 g 80 Beutel pro Minute
� Achsüberwachung
Vorstellung der Feldtestmaschine VCI 180
Folienabzug
Quersiegler
Seite 15
� Pneumatiküberwachung
� Schwingungsüberwachung geplant
Schnittmesser
Maschinenfunktion „Quersiegler“
1 111 1
1 1 11
Bewegung des Quersieglers:Backen max.OffenBacken max.Offen Backen schließen Backen siegeln / RichtungswechselBacken schließen Backen siegeln / Richtungswechsel
Beschleunigungs-sensor PR-9270
Seite 16
Federpakete
Excentereinheit
Linearführung
Kugelgelenk
Antrieb
Überwachungsansätze:
Ergebnis:Das Drehmoment liegt am Anfang der Siegelpause bei mehreren Folienlagen zwischen den Siegelbacken (rote Kurve) deutlich über dem Drehmoment bei normal gesiegeltem Beutel (blaue Kurve). Es kommt im Produktionsbetrieb
Antriebsdiagnose zur Überwachung des Quersieglers
Seite 17
Es kommt im Produktionsbetrieb häufiger vor, dass sich Folienreste auf den Siegelbacken aufbauen. Dies ist detektierbar.
Geeigneter Kennwert:Maximum der Kurve.
Antriebsdiagnose zur Überwachung des Quersieglers
1 1 11 1 11 1 1
Siegelpause Siegelpauserote Kurveblaue Kurvegrüne Kurve
� Achsüberwachung
� Folienschlupf
� Anpresskraft
� Schwingungsüberwachung
� Lagerschaden
Überwachung des Folienabzuges
Seite 20
� Lagerschaden
� Anpresskraft
� Pneumatische Überwachung
� Riemenreststärke
� Anpresskraft
Ergebnis:Die Geschwindigkeit liegt bei zu niedrigem Anpressdruck (rote Kurve) deutlich über der Geschwindigkeit bei richtig eingestelltem Druck (blaue Kurve), da ein zu niedriger Anpressdruck einen Schlupf zwischen Folie und Transportriemen bewirkt und die Maschine dieses durch eine höhere Geschwindigkeit der Transportriemen
Überwachung des Folienabzuges
Seite 21
Geschwindigkeit der Transportriemen ausregelt. Schlupf am Folientransport ist detektierbar.
Geeigneter Kennwert:Mittelwert der gesamten Kurve.
Bisherige Erfahrungen
� Fehlerhafte Installation der Schnittmesser beim Reinigen– Hohe Schnittzeiten (160 ms) erkannt– Korrektur durch richtiges einsetzen
� Schnittzeit 120 ms
� Zu hoher Luftverbrauch bei zu großen Systemdruck
– Luftverbrauch von 110 l bei 100 Beutel
– Korrektur durch Drosseln des Systemdruckes
Seite 24
– Korrektur durch Drosseln des Systemdruckes� Luftverbrauch von 80 l bei 100 Beutel
� Anwender Transimpex sieht folgende Vorteile
– Mehr Informationen (auch im Büro) verfügbar
– Ersatzteile sind vorab bestellbar
Quelle:
Danksagung
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (B MBF) innerhalb des Rahmenkonzeptes „Forschung für die Produktion von morgen“ (Förderkennzeichen 02PG2100) gefördert und vom Projektträger Forschungszentrum Karlsruhe, Bereich Produktion und Fertigungstechnologien (PTKA -PFT), betreut.
Seite 25
Wir bedanken uns beim BMBF und beim Projektträger PTKA-PFT, insbesondere beim zuständigen Projektbetreuer Herrn Redelstab für die Unterstützung dieses Vorhabens.