W oddziałach spawalniczych firm z całego kraju stosuje się szerokie spektrum czujników wielu producentów. Służą one m.in. sprawdzeniu właściwości różnych wariantów spawania, wskazywaniu odpowiedniej pozycji zamocowania czy zagnieżdżenia elementów. Czujniki te można znaleźć nie tylko w przemyśle motoryzacyjnym, ale również w innych gałęziach przemysłu. Jednak wiele przedsiębiorstw rolnych, producentów klimatyzatorów, mebli, sprzętu medycznego, lotniczego oraz maszyn i urządzeń, które kształtują oraz spawają metalowe komponenty – funkcjonuje w pewnym niefortunnym paradygmacie.
Paradygmat ten polega na powszechnej akceptacji zaleceń producentów odnośnie konieczności intensywnej konserwacji i częstej wymiany systemów czujnikowych stosowanych w procesach spawalniczych. Wysokie koszty konserwacji są dla nich po prostu częścią programu.
Dostajemy sygnały od menedżerów z różnych sektorów przemysłu, którzy zgłaszają m.in. taki problem: „Potrzebuję po możliwie najniższej cenie kilku czujników z waszej firmy. Mamy problem nadmiernego ich zużywania i jeśli wasze czujniki go nie rozwiążą, prawdopodobnie będę musiał poszukać innych – tańszych, podczas kiedy my będziemy pracować nad obniżeniem czasu wymiany do mniej niż 30 sekund. Firma oferująca najniższą cenę i najszybszą dostawę wygra.”
Słyszymy również takie uwagi: „Interesuje nas automat waszej produkcji, wraz z zapewnieniem wysokiego poziomu jego dostawy do magazynu, aby zagwarantować szybką wymianę towaru. Zastosowane czujniki ulegają bardzo częstym awariom i kiedy jeden z nich jest zastosowany w niestandardowej lokalizacji oraz nie ma go na zapasie, wówczas grozi to zatrzymaniem procesu produkcyjnego.”
Tanie czujniki i szybka dostawa to niejedyna metoda obniżenia kosztów i zwiększenia efektywności produkcji w skomplikowanych operacjach spawalniczych.
Proces wymiany czujników
Prześledźmy, w jaki sposób wszystkie te działania rozwinęły się aż do dziś.
Zaczęło się od konstrukcji samych ogniw spawalniczych oraz/lub specyfikacji pochodzących od klienta, który kupował urządzenie. Preferowana klasa czujników mogła być wyszczególniona w spisie materiałów załączonym do projektu, jednak konstruktorzy skupili się na innych zagadnieniach, m.in.: jaki jest typ łączonych metali, jaka jest waga poszczególnych komponentów, w jaki sposób mocować elementy, jaki typ spawania jest wykonywany (MIG, TIG, laserowe, rezystancyjne etc.) lub gdzie i w jakiej odległości znajdują się czujniki od miejsca spawania.
Często producenci jednostek spawalniczych mają pewien „podstawowy standard” czujników, których mocowanie i zasilanie elektryczne nie zawsze sprostają wymaganiom (dla przykładu czujniki ogólnego zastosowania zamocowane w lekkiej plastikowej obudowie uderzają o podstawę) z drugiej jednak strony są tanie – przy integracji na poziomie OEM. Jeśli rzeczywiście tak jest, wtedy będziesz miał kilka problemów. System lekkich czujników może przejść testy jakości, ale bez osłony nie jest w stanie znieść rygorów ciężkich warunków otoczenia, jakie powoduje spawanie. Czujniki w tym wypadku ulegają przedwczesnej awarii – praktycznie w pierwszym dniu eksploatacji.
Indukcyjne czujniki zbliżeniowe działają bezawaryjnie powyżej 100 tys. godzin w warunkach określonych przez producenta. Pytanie, jak wiele czujników zamocowanych w urządzeniach spawalniczych spełnia następujące wymagania: ciągła praca w przedziale od –20°C aż do 70°C lub unikanie rozprysków spawalniczych, praca w podwyższonej temperaturze otoczenia, czy też w warunkach bardzo szybkiej zmiany temperatury w odniesieniu do procesu spawania, nie wspominając o zagięciach na łącznikach powodujących przedwczesną awarię (zwłaszcza wtedy, kiedy kształt wyjścia konektora nie jest wykonany poprawnie) oraz gromadzenie się żużla spawalniczego? Odpowiedź: niezbyt wiele.
Pozbycie się problemu
Jak można pozbyć się problemu nadmiernego serwisowania/wymiany czujników przy zbyt intensywnym spawaniu? Oto sposób odwrócenia niekorzystnego paradygmatu dla urządzeń spawalniczych, znacząco obniżając nieplanowany czas postoju, zmniejszając liczbę czujników przeznaczonych do wymiany oraz znacząco przyczyniając się do zwiększenia zysku dla całej firmy. Nie jest to działanie bardzo skomplikowane, ale wymaga pewnego odwrócenia paradygmatu.
Po pierwsze, ponownie przeanalizuj to, w jaki sposób twoje czujniki są używane i zaangażuj się w sprawy związane z rozwiązaniem problemu. Szybki zwrot kosztów inwestycyjnych może być zrealizowany i jest bezpośredo zależny od poziomu zaangażowania w modernizację systemu czujników w twoich urządzeniach spawalniczych.
Przeanalizuj również źródło powstania awarii, zanim „zaatakujesz” dział zaopatrzenia. Szybka naprawa automatów jest działaniem krótkoterminowym, a ciągła wymiana czujników nie rozwiązuje problemu ich eksploatacji.
Skontroluj swój system czujników w urządzeniu spawalniczym, jednostka po jednostce. Mimo że procedury są udokumentowane, subiektywność zawsze przeważa. Dokumentacja tego, co dzieje się z twoimi czujnikami, w konfrontacji z programem spawalniczym zmienia myślenie z subiektywnego na obiektywne, sprawiając, że wszystkie szczeble zarządzania firmą będą świadome bardzo wysokiej awaryjności czujników. W efekcie przyczynia się to do zaangażowania różnych ogniw firmy do analizy źródeł i przyczyn przedwczesnych awarii – sygnalizując problem, na którym należy się skupić w pierwszej kolejności. Twój dostawca czujników może ci pomóc skontrolować „słabe punkty” twoich czujników w każdym urządzeniu spawalniczym i pomoże wygenerować kompletny raport stanu obecnego oraz opracować plan początkowy modernizacji systemu czujników.
Musisz mieć pewność, że odpowiednio osłonisz wszystkie indukcyjne czujniki zbliżeniowe. Czujniki te są z założenia urządzeniami przeznaczonymi do pracy bezkontaktowej. Obudowy czujników wykonane ze specjalnej stali i/lub mosiężnych zamocowań pokrytych warstwą niklową zapewniają zwiększenie ich trwałości i jednocześnie zachowują się jak radiator – odprowadzając ciepło z dala od najistotniejszych komponentów elektronicznych.
Mogą również zagwarantować odpowiednią szczelinę pomiędzy powierzchnią czujnika a obiektem. Mechaniczne mocowanie jest tak samo ważne jak sam czujnik. Dobierz odpowiednią aplikację – specyficzny sensor dla każdej z lokalizacji w urządzeniu.
Inne wskazówki
Kilka dodatkowych wskazówek usprawnienia strategii modernizacji sensorów:
- Używaj najmocniejszych materiałów do elektrycznych złączek czujnika: TPE (termoplastyczny elastometr zapewnia wysoki stopień gięcia, odporności na ciepło oraz żużel spawalniczy).
- Wzoruj się na odpowiednich kształtach wyjściowych: większość wytwórców osprzętu spawalniczego OEM stosuje tylko jeden rodzaj konektorów – prostą wersję. W momencie kiedy końcówki kabli są połączone pod ostrym kątem, pod wpływem ciepła, zagięcia oraz naprężenia konektor elektryczny zawsze ulegnie awarii. Twoja modernizacja odpowiednich złączek w zależności od kąta przyłącza zapewni długą żywotność. Zastosuj optyczny wskaźnik pracy czujnika poprzez zainstalowanie diod LED, sygnalizujących stan pracy czujnika. Zapewni to szybkie sprawdzenie urządzenia przez personel utrzymania ruchu, stwarzając możliwość łatwiejszego i szybszego sprawdzenia stanu czujnika.
- Zabezpieczaj swoje złączki poprzez nałożenie warstwy silikonu na izolację przewodu: silikon bardzo dobrze zabezpiecza przed osadzaniem się żużla i rozprysków spawalniczych. Rozprysk spawalniczy odbija się i nie przykleja do powierzchni złączki.
- Uszczelnij i zabezpiecz cały system czujników: odpowiedni aerozol spawalniczy potrafi dokładnie uszczelnić nawet najmniejsze szczeliny pozostałe po uszczelnieniu silikonem. Uszczelniając za pomocą czystych samotopiących się warstw (które nie zaciemniają diod LED), zwracając uwagę na szczegóły oraz przewidując miejsca koncentracji pozostałości spawalniczych sprawiasz, że system staje się bardziej wytrzymały i solidny.
- Wprowadź program szkoleń prewencyjnego utrzymania ruchu. Szkolenia zapewnią, że twój nowy zmodernizowany system będzie utrzymywany we właściwy sposób i zagwarantuje stałe pozytywne osiągi. Prowadząc proaktywną działalność prewencyjną sprawisz, że wszyscy będą świadomi, jak naprawić niektóre usterki, a jednocześnie, że pracownicy będą na bieżąco z nowościami, które cały czas ewoluują. Ciągłe usprawnianie nigdy się nie kończy.
- Sprawdź efekt ekonomiczny wprowadzenia modernizacji systemu. Zarząd firmy musi wiedzieć, ile oszczędza modernizując urządzenia spawalnicze. W większości przypadków są to setki tysięcy dolarów strat spowodowanych przez nieplanowany przestój jednej lub dwóch głównych maszynach spawalniczych. Modernizacja zwraca się po 1 roku. Po dodaniu oszczędności związanych z mniejszym zużyciem materiału, efekt będzie oszałamiający.
- Zaangażuj przedstawiciela firmy produkującej czujniki przy modernizacji twoich urządzeń: przedstawiciel ten skonsultuje z twoim personelem: typ czujników, który będzie najodpowiedniejszy przy danej lokalizacji, jak bardzo uzbrojone mocowanie i obudowę zastosować, jakiego rodzaju złączki użyć w miejscach niestandardowych – uszczelnionych do maksimum. Działanie to powinno być wdrożone w procesie budowy nowych maszyn, aby w ten sposób obniżyć ryzyko znalezienia się w tym samym paradygmacie funkcjonującym w przeszłości.
Dave Bird pracuje na stanowisku Business Development Managera w dziale formowania metali oraz spawania zrobotyzowanego w firmie Balluff.
Artykuł pod redakcją Kamila Żarów
Autor: Dave Bird
