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El SKF Machine Tool Observer MTx

SKF ha desarrollado un sistema autónomo de registro de datos y detección de fallas, el SKF Machine Tool Observer MTx, especialmente creado para la supervisión de máquinas herramienta y sus husillos.

Autor:
Leopold Deinhofer,
Jefe de producto y desarrollo de negocio, SKF Condition Monitoring Centre Steyr, Austria

 

Monitorización de estado Otra industria Otros servicios

Resumen

Cuando se fabrica un gran volumen de piezas de precisión, como en las industrias aeroespacial y de automoción, las máquinas herramienta y los husillos tienen que funcionar con una alta eficacia y disponibilidad para poder cumplir los objetivos de rentabilidad y rendimiento. El SKF Machine Tool Observer MTx es un sofisticado sistema de monitoreo que mide los parámetros fundamentales de las máquinas. Combinado con un software flexible, los fabricantes de equipos originales y usuarios finales pueden monitorear varias máquinas simultáneamente, y prevenir las fallas prematuras y los costos que comportan.

 

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SKF Machine Tool Observer MTx

La industria tiene una necesidad cada vez mayor de incrementar la productividad, la disponibilidad de la maquinaria, la precisión y la confiabilidad. Por ello, cada vez es más importante evitar las paradas imprevistas, adoptar enfoques de mantenimiento efectivos y fomentar las mejoras en la calidad y los procesos. El SKF Machine Tool Observer MTx es un sistema autónomo de registro de datos y detección de fallas para máquinas herramienta y sus husillos que ofrece beneficios a usuarios y fabricantes de equipos originales. Puede integrarse fácilmente en máquinas nuevas o modernizando máquinas ya existentes.

El SKF MTx puede registrar mediciones de máquinas herramienta fundamentales y tiene capacidad para recopilar datos de una amplia gama de sensores, tales como niveles de vibración, velocidad, temperatura, humedad, proximidad/desplazamiento y flujo de aceite. Alerta al usuario y al sistema de control de la máquina si se detecta un valor que queda fuera de los límites predefinidos. Todos los incidentes que superan umbrales, o las fallas de husillo, se registran con valores precisos tanto cronológicos como de los sensores, y se almacenan en una memoria flash permanente.

El SKF Machine Tool Observer MTx puede registrar datos continuamente durante un período de más de 10 años. Señales de relés de alta velocidad pueden detener la máquina en cuestión de milisegundos, y su sistema de advertencia por correo electrónico puede avisar inmediatamente al supervisor para la adopción de medidas correctivas.

Un sistema de acceso de múltiples niveles proporciona un alto nivel de seguridad en los datos registrados, y el sistema también incorpora un servidor y paquete de software de cliente para la presentación de datos en vivo, y la distribución y administración de datos.

El SKF Machine Tool Observer MTx proporciona beneficios sustanciales a fabricantes de equipos originales y usuarios finales de máquinas herramienta. Este sistema:

  • contribuye a evitar las costosas paradas imprevistas
  • permite una plena localización de los incidentes
  • es fácil de instalar en máquinas nuevas o existentes
  • aumenta la confiabilidad y prolonga el ciclo de vida de la maquinaria
  • presta apoyo al mantenimiento preventivo, y a la mejora de la calidad y los procesos
  • proporciona comentarios sobre la utilización general de la maquinaria.

El hardware
Este nuevo dispositivo autónomo de registro de datos y detección de fallas (fig. 1) monitorea activamente, y registra y observa el historial y los incidentes máximos de los husillos de las máquinas herramienta. El sistema cuenta con una electrónica basada en microcontrolador con memoria interna para el almacenamiento de datos provista de reloj de tiempo real. Los procesadores de señales permiten un plazo de adquisición de datos de 200 kHz, lo cual significa que, cada 5 µs, el SKF MTx lee los valores entrantes y muestrea los datos. Cada 10 ms, los procesadores almacenan los datos en la memoria flash incorporada, por lo que el sistema puede detectar cualquier condición de trabajo anormal. Soporta una amplia gama de sensores de diferentes tipos y permite la conexión simultánea de hasta 14 de ellos. Cada uno de estos 14 valores entrantes puede configurarse separadamente, y también es posible un límite independiente para cada sensor.

Los sensores se pueden separar en señales de salida diferentes y en sus unidades físicas:

  • niveles de vibración en tres ejes mediante un acelerómetro triaxial o acelerómetro industrial estándar
  • sensores de velocidad del husillo (5 V, 24 V o 1 V de valor pico a pico)
  • sensores de voltaje (0 a 24 V como máximo, ajustes de voltaje regulables)
  • sensores de corriente (4 mA a 20 mA como máximo, ajustes de corriente regulables)
  • temperatura (Pt 100 y KTY 84 están predefinidos, otros sensores de temperatura son definibles)
  • sensores lógicos (conmutador binario, conmutador de aproximación, 0 a 1 conmutadores).

El sistema también tiene dos salidas de relé digitales para una alarma o parada de emergencia con límites programables en dos bases de canal independientes. Los mismos límites programables también se usan para la notificación de datos y de estado a direcciones o grupos de correo electrónico configurables. Un LED verde en la electrónica muestra un estado de voltaje, y un LED rojo indica un incidente registrado. El lugar preferible de instalación del SKF MTx es dentro del armario de aparatos eléctricos de la máquina herramienta (fig. 3). El acelerómetro triaxial, en cambio, debería conectarse lo más cerca posible del cabezal del husillo utilizando un tornillo M5, imán o pegamento especial. La longitud de cable máxima respaldada entre la electrónica del SKF MTx y el acelerómetro es 12 m. Gracias al circuito de entrada inteligente, es posible usar en paralelo sensores ya existentes. Por tanto, frecuentemente es posible emplear sensores existentes en el sistema supervisado para iniciar el registro de datos a largo plazo y la detección de fallas.

El software
La presentación de datos y análisis los proporciona el paquete de software de cliente y servidor, que se ha desarrollado utilizando una interfaz estándar de Ethernet (LAN) con protocolo DHCP/IP. Las direcciones de IP las obtiene automáticamente el servidor de DHCP en la red. El paquete de software de cliente y servidor permite al cliente una gestión eficaz y operar múltiples unidades SKF MTx a través de una PC, de la red del cliente o incluso a través de Internet. Cada sensor conectado y configurado puede monitorearse en línea. Con el sistema de cliente y servidor, es posible realizar sesiones de cliente activo múltiples a través de Ethernet. El software respalda diferentes niveles de acceso. Cada aplicación puede identificarse fácilmente en la red global mediante una cadena de texto definida por el usuario.

El almacenamiento de datos de todas las señales de los sensores puede hacerse en una matriz tridimensional de valores máximos libremente configurables (fig. 2):

  • Eje X: ocho clases de aceleración escalonadas automáticamente (p. ej., 0 a 5 g)
  • Eje Y: seis clases de velocidad escalonadas automáticamente (p. ej., 0 a 8000 r. p. m.)
  • Eje Z: tiempo de funcionamiento acumulado del husillo en días, horas, minutos, segundos y milisegundos; valores mínimo, máximo y medio de una temperatura en °C.

Si fuera necesario, se respaldan y registran en paralelo cinco capas (matrices) diferentes en total, formadas por todas las señales de sensor conectadas y configuradas. La vida útil de una matriz determina el tiempo de almacenamiento de los datos en una matriz antes de crear una nueva.

La vida útil de cada matriz registrada puede ajustarse, según la aplicación, desde un día hasta 400 días. Cada capa respalda, como máximo, 15 matrices.

Puede realizarse la exportación de datos de matriz a archivos con formato CSV. Si se alcanza el número máximo de celdas de matriz registradas, la recopilación de estas se realizará conjuntamente. Si un eje X medido no encaja en la matriz, en un plazo de cinco segundos se registra un incidente con celdas adicionales, con un historial detallado y una estampación precisa de la fecha y hora del hecho a fin de verificar las condiciones. Si se registra el valor máximo de 15 incidentes o 25 celdas adicionales, el eje X de la matriz se reajusta, y el incidente con el valor X más pequeño se fusiona en la matriz. Si un valor del eje Y no encaja en la matriz actual, se reajusta el eje Y. Puede realizarse la exportación de incidentes y celdas adicionales a archivos con formato CSV. Si un valor de sensor registrado supera el límite preconfigurado, se registra un incidente de registro en la pantalla de registro, donde el número máximo de entradas es 250. Otra potente función es el registro de datos sin procesar o de datos de sensor. El software del servidor de SKF Machine Tool Observer MTx respalda un registro completamente automático y el almacenamiento de todas las señales de sensor en el servidor. Por tanto, es posible registrar señales de máquina cada un minuto durante meses o años. Esta es una función muy útil para crear tendencias y gráficos a largo plazo a fin de ver la condición del sistema de máquina herramienta. El SKF MTx puede utilizarse como una herramienta de soporte para herramientas de mantenimiento predictivas y preventivas. La fig. 3 muestra al SKF MTx montado en un armario de aparatos eléctricos.

Conclusión
El SKF Machine Tool Observer MTx es una opción excelente en talleres intensivos de máquinas herramienta, por ejemplo, en las industrias de automoción y aeroespacial, y también de fabricación de rodamientos. La libertad de configuración y el hecho de poder elegir entre una amplia gama de distintos sensores simplifican la adaptación del sistema a un gran número de aplicaciones de cliente diferentes para el registro de datos, y el sistema puede emplearse como respaldo para el monitoreo de condición.

Es igual que la caja negra de un avión. A excepción de que es de color azul.Fig. 1: Hardware y entradas Fig. 2: Ejemplo de almacenamiento de datos  Fig. 3: El SKF Machine Tool Observer MTx montado en un armario de aparatos eléctricos.

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