Industriell automatisering har gjort stora framsteg inom robottillverkning och uppkopplad analys, men ingreppet som sådant har förblivit ”en envis blind fläck”. Det skriver Sandvik Coromant, Sandviks division för verktyg inom skärande bearbetning. Här förklarar Leland Bailey, projektledare på Sandvik Coromant, på vilket sätt sensorutrustade verktygsuppsättningar är nästa steg inom automatisering.
Text: Leland Bailey, Sandvik Coromant
Tillverkare har automatiserat övervakningen, kopplat upp maskiner och installerat dashboards, men för det exakta tillfälle då metallen möter verktyget förlitar man sig ännu i stor utsträckning på operatörens intuition och inspektioner efter bearbetningen.
Förväntningarna på smart tillverkning är höga. Deloittes 2025 Smart Manufacturing and Operations Survey visade följande: ”92 % av de tillfrågade tillverkarna uppgav att de tror att smart tillverkning kommer att vara den främsta drivkraften för konkurrenskraft under de kommande tre åren”. Detta tack vare dess inverkan på arbetseffekt, produktivitet och kapacitet.
Det räcker inte att köra snabbare program eller lägga till robotar runt en maskin om själva bearbetningsprocessen fortfarande förlitar sig på känsla eller alltför konservativa parametrar. Sann automatisering kräver kunskap om vad som händer i ingreppet i realtid så att man kan vidta åtgärder innan defekter uppstår och stilleståndstiderna hopar sig.
Sensorutrustade verktygsuppsättningar hänvisar till skärverktyg, adaptrar eller hållare med inbäddade eller monterade sensorer som fångar upp viktiga signaler under bearbetningen. Systemet håller koll på skärkrafter och vibrationer, och upptäcker ytchatter vid verktygsspetsen och skickar sedan den informationen till ett operatörsgränssnitt eller till maskinstyrningen i realtid för att upptäcka anomalier och vidta korrigerande åtgärder. Det kan röra sig om en kort paus, en parameterjustering eller ett verktygsbyte, men poängen är att det ger kontinuitet över skiften med repeterbara ingrepp.
Ökad produktivitet
Sensorutrustade verktygsuppsättningar ökar produktiviteten genom att stabilisera ingreppet och minska antalet oplanerade stopp. När en process väl är säker kan tillverkare tryggt utöka sina obemannade stunder. Fokuset skiftar från personalstyrkan på verkstadsgolvet till hållbar tidsbesparing.
En annan praktisk sak med sensorutrustade verktygsuppsättningar är verktygslivslängden. Många verkstäder har konservativa bytesintervall för att undvika plötsliga fel, vilket är ett slöseri med användbar verktygslivslängd och ökar kostnaderna.Andra tänjer på gränserna åt andra hållet och drabbas av verktygsbrott, vilket kostar mer i skrot och återställningstid.
Med signaler från ingreppet i realtid blir beslutet evidensbaserat. Verkstäderna byter skär för att signalens signatur visar att det närmar sig slutet på sin livslängd, inte för att en räknare har gjort en uppskattning eller föreslår det. I en hel verktygsuppsättning under ett produktionsår leder den metoden till längre bearbetningstid, färre avbrott och högre utnyttjandegrad utan att man behöver öka personalstyrkan.
Fylla kunskapsluckor
The World Manufacturing Foundation har rapporterat att ”74 % av alla företag har svårt att locka till sig den kompetens som behövs. Eftersom det bara kommer att bli svårare att locka till sig medarbetare med rätt kompetens måste tillverkningsföretag balansera detta med interna utbildningar för att skola sin personal”. Detta gör att tillverkningsföretagens ledare riskerar en mängd fel om data inte används som ett verktyg under utbildningen.
När nya medarbetare kommer ut på arbetsmarknaden och erfarna operatörer går i pension kan kunskapen gå förlorad med dem, om man inte sparar den i systemen. Sensorutrustade verktygsuppsättningar hjälper till att omvandla mångårig erfarenhet till tydliga data för inlärning som teamen på verkstadsgolvet kan lita på. Genom att spara signalspår, tröskelvärden och händelseloggar kan de fungera som en referensbok som vägleder parameterval och underlättar felsökning mellan skift och anläggningar.
När kunskapen finns i data och modeller snarare än hos några få personer, kan beslut upprepas och granskas. Chefer inom tillverkningsindustrin får spårbara bearbetningsdata som stödjer revisioner och kunddokumentation, medan ingenjörer får en starkare grund för kontinuerlig förbättring eftersom processhistoriken är en datauppsättning snarare än en anekdot. Och viktigast av allt: Operatörerna kan gå ifrån att lyssna efter chatter till att förbättra processerna, vilket är avgörande när personalstyrkan förändras.
Maskinstyrda beslut
Många verkstäder blandar oavsiktligt ihop visualisering med automatisering. En graf på en läsplatta är användbar och den ger utan tvekan oöverträffade insikter, men den kräver fortfarande att en människa upptäcker ett problem och agerar under press.
Men det går att använda sensorutrustade verktygsuppsättningar för att uppnå sann automatisering där systemet upprätthåller processgränser automatiskt. Om chatter överskrider ett definierat område eller om skärkrafterna ökar på ett sätt som indikerar ett nära förestående fel, ska styrningen avbryta, gå tillbaka, modifiera matningen eller utlösa verktygsbyte utan diskussion. Maskinen skyddar detaljernas kvalitet, verktygsuppsättningarna och utrustningen direkt, inte efter att defekter har upptäckts nedströms.
Aktiva insikter vid ingreppet sluter cirkeln, vilket möjliggör stabila, repeterbara cykler och obemannad körning med förtroende. I praktiken gör det att tillverkare kan planera för tillförlitlig, sömlös och fullständigt automatiserad produktion dygnet runt. Styrningen upptäcker betingelser utanför intervall och tillämpar den konfigurerade skyddsåtgärden automatiskt, istället för att förlita sig på att någon ska upptäcka en trend när det redan är för sent.
En praktisk strategi
Genom att överbrygga klyftan mellan sensor och styrning omvandlas övervakningen till beteenden i maskinen, vilka skyddar ingreppet konsekvent. Sandvik Coromants sensorutrustade verktygslösning, CoroTurn® Plus, har utformats för att erbjuda två kompletterande kapacitetsnivåer, eftersom inte alla verkstäder befinner sig i samma utvecklingsstadium.
När CoroTurn® Plus skickar livedata till CoroPlus® Viewer på en PC eller läsplatta får operatörer passiva insikter i realtid om ytchatter och skärkrafter, och kan ta emot akustiska larm när gränser överskrids. De ser trender mot referensprocesser, tar emot varningar ifall gränser överskrids, inspekterar värden, granskar avvikelser och taggar händelser för att påskynda grundorsaksanalysen. Med tiden avslöjar de insamlade signalerna när ett skär börjar närma sig slutet på sin livslängd så att teamen kan byta ut det vid rätt tidpunkt och undvika både för tidiga byten och katastrofala fel.
Den andra nivån är ett maskinintegrerat skydd tack vare kombinationen av CoroTurn® Plus med CoroPlus® Connected. I detta läge matas samma signaler till maskinens NC-styrning, medan användarna ställer in gränser för chatter, belastning och vibrationer i programvaran eller via NC-kod. Om en oväntad händelse inträffar vidtar styrningen skyddsåtgärder automatiskt för att stödja stopp efter block, valbar paus och konfiguratorer för åsidosättning av matningshastighet och skärhastighet, vilket möjliggör fler maskinstyrda beslut och levererar sann automation.
Smart tillverkning är beroende av vad som händer vid verktygets spets. Molnuppkoppling och dashboards ökar synligheten, men ett blint verktyg gör ingreppet till den svagaste länken. Sensorutrustade verktygsuppsättningar tillhandahåller den insyn som saknas och ger en möjlighet att agera vid källan, vilket förvandlar ingreppet till en kontrollerbar och granskningsbar process som upprätthåller fullständigt automatiserad bearbetning med förutsägbara resultat.
