Hjärtanalys kan diagnostisera fräsverktyg

Vibrationsmönstren i en maskin för skärande bearbetning kan säga mycket om hur bra denna process fungerar. Men då krävs att man kan tolka mönstren. Jari Repo, som annars också forskar på Högskolan Väst i Trollhättan, har visat att en metod för analys av hjärtfrekvens är användbar när skärande bearbetning ska övervakas.

I Jari Repos modell utnyttjar man de befintliga positionsgivarna i en fleroperationsmaskin för övervakningen. Då slipper man installera extra mätutrustning, vilket knappast är praktiskt möjligt inom industrin. Positionsgivarna kan ge mängder med information som inte utnyttjas idag. De är egentligen till för att noggrant positionera verktyget så att arbetsstycket får den geometri det ska ha. Men signalerna från dem avspeglar också vibrationerna i maskinen.

Den automatiska övervakning som Jari Repo ser framför sig skulle kunna få betydelse på flera sätt. Den skulle göra driften av maskinerna mindre beroende av att operatörers övervakning. Den skulle öka robustheten i processerna och göra dem självkorrigerande. Man skulle få automatiska stopp och automatisk justering av processparametrar.

– Man kanske kan korrigera processen automatiskt på mindre än en sekund, jämfört med idag när operatören kanske måste ha minuter på sig för att rätta till något, säger Jari Repo.
Detta skulle leda till färre maskinhaverier och färre kasserade produkter och alltså avsevärda kostnadsbesparingar. Dessutom skulle man våga utnyttja verktyg längre om systemet varnar när verktyget börjar bli slitet.

– Idag byter man innan verktyget kan väntas vara slitet för att inte riskera verktygsbrott, förstörd spindel i maskinen eller defekta produkter, säger Jari Repo.

Mer i detalj har Jari Repo i experiment undersökt hur signalerna från positionsgivarna uppför sig under olika förhållanden. Bland annat har han kört med ett fräsverktyg där en tand varit sliten. Det rör sig om en väldigt liten förändring, men vibrationsmönstret förändrades ändå tydligt. Jari Repo prövade många olika metoder för att analysera mönstren han fick fram i experimenten. Han fann att en metod som används för att analysera hjärtfrekvens fungerade mycket bra.

– Med den kunde jag kvantifiera förslitningen genom att mäta oordningen i vibrationsmönstren, säger Jari Repo.

När det gäller människors hjärtfrekvens är det så att mer ordning tyder på att något är fel, medan oordning finns hos friska hjärtan. För fräsverktyget var det tvärtom. Oordning i vibrationsmönstret visade att verktyget var slitet. Regelbundenhet visade att det var oskadat. Men det är inte bara slitna verktyg som kan upptäckas på det här viset. Sannolikt kan man också få information om andra störningar som defekter på enskilda maskinelement eller begynnande självsvängningar.
För att automatiska övervakningssystem som bygger på information från positionsgivarna ska bli verklighet krävs ytterligare utvecklingsarbete. Man måste kunna utföra analysen av vibrationsmönster i realtid under pågående process.

KONTAKT
Jari Repos avhandling heter ”Condition Monitoring in Machining Using Internal Sensor Signals”.
För mer information, kontakta Jari Repo på 070 – 070 40 48.