hirdetés
hirdetés

Fluid

Szelepsziget új megközelítésben

A mágnesszelepekből, elektromos betáplálásból, valamint digitális és analóg ki- és bemeneti jelkezelő egységekből álló új EB80 elektropneumatikus rendszer kiterjedt fejlesztés eredménye. A mérnökök munkája főként a felhasználóktól begyűjtött adatokra támaszkodott, és az igényeikre keresett megoldást. Ez magyarázza az EB80 bemutatásához választott mottót is: „A felhasználók vezetésével, a Metal Work tervezésével”.

hirdetés

Az EB80 különböző pneumatikus funkciókkal szerelhető, 2/2-es, 3/2-es, 5/2-es és 5/3-as szelepként, elektromos és kézi vezérléssel, a bemenő pneumatikus csatlakozó Ø12-ig terjedő, a pneumatikus körben Ø4–8 mm közötti, valamint Ø10 mm-es értékkel. A térfogatáram 800 Nl/min (Ø8) vagy 1100 Nl/min (Ø10) lehet. Többpólusú csatlakozón keresztül 38, míg terepibusz-rendszerek esetében 128 a maximális vezérlőmágnesek száma. A jelkezelő modul terepibusz-rendszert feltételezve maximum 128 digitális bemenetet, 128 digitális kimenetet, 40 analóg bemenetet és ugyanennyi analóg kimenetet, azaz 336 jelet tud kezelni. A beépült leginnovatívabb megoldásokat szabadalom és mintaoltalom védi.

Alaptulajdonság a megbízhatóság

A Metal Work által végzett piackutatás rávilágított annak okára, hogy miért részesítik előnyben az ügyfelek az alaplapra szerelt szelepeket: a könnyű szétszerelhetőség miatt, mert a tapasztalat azt mutatja, hogy leggyakrabban a szelep hibásodik meg. A gyártó ezért energiáját egy dologra összpontosította: a szelep nem mehet tönkre! Visszanyúlva a 25 éves mágnesszelepgyártási tapasztalatára, lefolytatott egy hibamód- és hatáselemzési vizsgálatot (FMEA), amelynek eredménye a következőkben példán keresztül szemléltetett néhány tervezési megfontolás.

Az elektromágnes az egyik legérzékenyebb része a szelepnek: miniatürizált építőelem, amelynek feladata minden várt és nem várt helyzetben kis elektromos teljesítménnyel biztosítani a szeleptest (tolattyú) mozgatását. Általános eset, hogy a működtető feszültség, amelynek 24 V-nak kellene lennie, valami oknál fogva kevesebb ennél. A felhasználó csak azt tudja megállapítani, hogy a szelep nem működik, de nem tudja, hogy miért nem – a szerviz vagy a karbantartás fedezi fel, hogy a rendelkezésre álló feszültség csak 18 V (kiterjedt elektromos rendszerek esetében a feszültségesés gyakori probléma).

EB80, a Metal Work elektropneumatikus rendszere (forrás: Metal Work)
EB80, a Metal Work elektropneumatikus rendszere (forrás: Metal Work)

Az EB80-nál ez a kockázat fel sem merül: az elektromágnest állandó áramerősség (nem feszültség) működteti (egy tekercs elektromágneses ereje arányos az átfolyó árammal), függetlenül a feszültségtől és a hőmérséklettől (az elektromos ellenállás a hőmérséklet függvényében változik, így az áramfelvétel is változhat). Valójában az EB80 még ennél is többet tud: a felhasználó kívülről szabadon megtáplálhatja 10,8 V és 31,2 V, vagyis 12 V–10% és 24 V+30% közötti tetszőleges feszültséggel, az intelligens vezérlés pedig biztosítani fogja, hogy minden esetben ugyanaz az állandó áram táplálja a mágnest, biztosítva ezzel a minden körülmények között stabil működést.

De hozható egy másik példa is a megbízhatóság növelésére. A szelepeket az alaplaphoz rögzítő csavarok gyakran túl kicsik, M2,5-es vagy M3-as méretűek. Egy túl lelkes szerelő meghúzáskor könnyen beszakíthatja azokat, a beletört csavarszár eltávolítása pedig komoly problémát okoz. Az EB80 esetében speciális kereszthornyú M4-es csavarokat használtak, amelyek gyakorlatilag megszakíthatatlanok, továbbá az eltávolítható elemekben kiesés ellen biztosítva vannak, így szétszereléskor nem vesznek el.

Csökkentett kódszám, kisebb raktárkészlet

A japán mérnökök megtanítottak rá, hogy a készlet az muda, vagyis veszteség. Az EB80-projektnél az egyik fő célkitűzés az volt, hogy a lehető legkevesebb termék felhasználásával maximalizálják a lehetséges alkalmazások számát. Az eredmény kedvezően alakult, a versenytársakhoz képest 60-80 százalékkal csökkentették a szükséges kódszámok számát. Hogyan lehetséges ez?

A fejlesztőcsapat néhány tagja az egyik először értékesített rendszerrel
A fejlesztőcsapat néhány tagja az egyik először értékesített rendszerrel

Csak egy méretet alkalmaznak a fejlesztők. A versenytársak szelepszigetei általában 2-3 különböző méretben (például szeleptestszélességben) léteznek különféle szelepméretekkel, kis méretben 300–400 Nl/min áteresztésre, bizonyos gyártóknál köztes és nagy méretben 700–800 Nl/min légáteresztéssel. Az EB80 a versenytársakéhoz képest kisebb mérettel és 800 Nl/min áteresztéssel nagyszerű teljesítményt nyújt.

Az EB80 szelepek és az alap egyaránt alkalmas több kivezetéses, illetve terepibusz-csatlakozásra. Továbbá, ahogy már említettük, ugyanaz a szelep 12 V-tal és 24 V-tal egyaránt működtethető. A versenytársak különböző kódszámú szelepalapokat ajánlanak attól függően, hogy multipin vagy terepibusz-csatlakozásra, illetve 12 V vagy 24 V vezérlőfeszültségre van szükség. Egy másik módja a raktárkészlet csökkentésének és a piaci igényeknek való megfelelésnek a last-minute változtatás.

Több szelepre van szükség? – csak 3 csavart kell fellazítani, hozzáilleszteni egy kiegészítő alaplapot, és meghúzni a csavarokat.

Az EB80-nal lehetőség van a felhasznált elemek számát 60-80 százalékkal csökkenteni
Az EB80-nal lehetőség van a felhasznált elemek számát 60-80 százalékkal csökkenteni

Szükséges változtatni a tömlőcsatlakozók méretét az alaplapon? – A cartridge-készletek 4, 6 és 8 mm, illetve 5/32", 5/16", illetve 1/4" átmérőben érhetők el, és 30 másodperc alatt kicserélhetők.

Át kell állni Profibusról Ethernet-kommunikációra? – csak két csavart kell fellazítani (a szelepsziget megbontása nélkül), és csupán a terepibusz-modul felső részét szükséges cserélni.

A világszerte megtalálható 42 Metal Work-leányvállalat – a saját tartalékalkatrész-készletének köszönhetően – felkészült az EB80 szelepszigetek igény szerinti összeszerelésére.

Környezetvédelem és energiamegtakarítás

Az EB80 nagyon kevés energiát fogyaszt. Köszönhetően a FEM- (véges elemes) vizsgálatoknak és a rengeteg 3D-prototípusteszttel optimalizált áramlásnak, a teljesítmény vesztesége elhanyagolható. Az egyes mágnesek csak 0,18 W elektromos teljesítményt vesznek fel. Összegezve a LED-visszajelzők, valamint a vezérlőelektronika teljesítményfelvételét is, mindez 0,3 W alatt marad szelepenként. A Metal Work és az EB80 kielégíti a környezetvédelmi elvárásokat, nevezetesen az ISO 14000, a RoHS-, a REACH- és az úgynevezett konfliktusásványokra vonatkozó szabályozást is.

Karbantartás és diagnosztika

A meghibásodás kockázatának csökkentésére tett erőfeszítések ellenére meghibásodás előállhat, így fontos, hogy egyszerű legyen a hiba meghatározása és a meghibásodott alkatrész cseréje. Az EB80 rendelkezik saját diagnosztikai rendszerrel, amely megtalálja és többféle módon jelzi a szelepszigeten belüli hibákat. Rendelkezésre áll egy általános hibajelző LED-lámpa az elektromoscsatlakozó-modulon, de minden egyes szelepen is van jelző LED a hibák tévedés nélküli megállapítására. A kijelzett hiba lehet rövidzárlat, törött vagy kiesett mágnes, túlfeszültség, alacsony feszültség vagy megszakadt elektromos jelátvitel. A hiba megjelenése továbbítódik a vezérlőegység felé (PLC, CNC), terepibusz-kommunikáció esetén még a hiba típusának megjelölése is megtörténik.

A modularitás nagy segítség a karbantartásban
A modularitás nagy segítség a karbantartásban

A kezelőfelületet a karbantartó beavatkozásának egyszerűsítésére tervezték: mindent, amit látni vagy érinteni kell – kijelzők, pneumatikus kapcsolási diagramok, rendelési szám, kézi működtetés, jelölő táblák és rögzítőcsavarok – a szelepsziget egy oldalán helyezték el.

Minden meghibásodott elem a szelepsziget megbontása nélkül cserélhető egy keresztfejű csavarhúzóval, sőt, nemcsak a szelepek, hanem a terepibusz-csatlakozó és az input/output modulok is ezzel az egyszerű szerszámmal szerelhetők. E tulajdonság megvalósításához az EB80 vízszintes modularitása szükséges, azaz az alaplapok és a I/O modulok hozzáadásának és elvételének lehetősége. Még fontosabb az innovatív függőleges modularitás, vagyis a függőlegesen egymásra épülő elemek eltávolítása a szelepsziget megbontása nélkül.

Testreszabás

Az EB80 végtelen számú kombinációban szerelhető össze, pont úgy, mint a Lego. Az ügyféltől függ, hogy előszerelt és tesztelt rendszert vesz egy Metal Work-kirendeltségen keresztül, vagy összeszereli önmaga. De mindezek mellett, mivel a technikai adatok lézergravírozott speciális táblán kerülnek elhelyezésre, a Metal Work testreszabott szelepszigetet tud ajánlani, igény szerint vevői kódszámmal és logóval, az egyetlen feltétel egy minimális rendelési csomag.

A legkisebb szelepsziget három szelepből és többpólusú csatlakozásból áll, a legnagyobb rendszer elméletileg elérheti a 3 métert is
A legkisebb szelepsziget három szelepből és többpólusú csatlakozásból áll, a legnagyobb rendszer elméletileg elérheti a 3 métert is

Ipar 4.0-ra előkészítve

Az EB80 egy jövőbe mutató termékmegoldás. Például felkészítették a nagy mennyiségű adatok (big data) kezelésére szolgáló protokollal, eszerint a minden egyes szelepbe épített mikroprocesszor képes többféle információ továbbítására. Vagyis például kinyerhető az adott szelep futott ciklusainak száma, vagy az évek alatt előforduló hibák típusa és mennyisége.

Mit tartogat a jövő?

Az EB80-ban benne van az éveken át tartó növekedés ambíciója, ez lehet új felhasználási lehetőségek lefedése a Metal Work kutatócsapata által fejlesztett újabb megoldásokkal, illetve az ügyfelek által igényelt járulékos funkciók megvalósítása.

Az első (szabadalmaztatott) alaplapra szerelt, 14 mm széles és 1100 Nl/min-nél nagyobb áteresztésű szelep fejlesztése már megtörtént. Hamarosan néhány eddig nem elérhető terepibusz-rendszert kezelő modul is kifejlesztésre kerül.

Köszönhetően a konfigurátornak, amely végigvezet a teljes rendszer összeállításán, a szelepsziget 2D-s és 3D-s modelljei is letölthetők a Metal Work weboldaláról.

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés