Solutions de détection avancées pour la construction de machines économiques

La technologie de détection est très présente dans les machines de fabrication. Elle fournit les bases nécessaires pour maintenir une qualité constante et détecter tout défaut de performance de la machine. Si des modifications subtiles des propriétés physiques d’une machine peuvent entraîner sa défaillance, les capteurs responsables de la détection de ces modifications peuvent réduire les temps d’arrêt et les coûts de réparation des fabricants.

En plus de contribuer à réduire les coûts d’entretien, les capteurs donnent également la possibilité de rendre les machines plus rentables. Que ce soit grâce à leur résistance aux produits chimiques abrasifs ou à leur capacité à réduire l’empreinte de la machine, les capteurs appropriés peuvent faire une énorme différence. Dans cet article, nous aborderons comment des capteurs bien conçus peuvent rendre la conception des machines plus rentable.

1. Les capteurs avec blocs d’E/S à distance minimisent le câblage et la complexité de la machine

Il est utile d’inclure de nombreux capteurs sur les machines pour recueillir autant de données que possible sur la qualité des travaux en cours et le niveau de fonctionnalité de la machine. Cela pose cependant un nouveau défi, car l’ajout de capteurs augmente le nombre de câbles, ce qui entraîne à son tour une conception plus coûteuse de la machine. L’excès de câbles accroît également la complexité, ce qui signifie qu’il faudra plus de temps pour mettre une nouvelle machine en service et résoudre les problèmes éventuels.

Les clients veulent des machines plus performantes dans un format plus compact et souhaitent que ces machines soient livrées plus rapidement et à des prix satisfaisants. Les capteurs avec réseaux intégrés ou blocs d’E/S à distance permettent de contrôler la taille du panneau et de réduire la complexité de la machine, grâce à un câblage réduit. Avec les capteurs conventionnels, il est nécessaire de faire remonter les câbles jusqu’à l’automate programmable.

2. Les capteurs à indice de protection ont une plus grande longévité dans les environnements difficiles

Dans des secteurs tels que la fabrication automobile et la production de produits alimentaires et de boissons, les capteurs sont confrontés à toutes sortes de produits chimiques et de processus potentiellement destructeurs. La production laitière, la transformation de la volaille, la transformation du bœuf et d’autres applications similaires utilisent des traitements de lavage intensifs pour éliminer la croissance des bactéries et des champignons. Ces lavages se font avec des produits chimiques abrasifs, de la chaleur élevée et des vaporisateurs haute pression.

Les capteurs utilisés dans ces industries doivent être classés IP69K pour les lavages, à la fois pour garantir leur longévité globale et leur rentabilité, mais aussi parce qu’ils doivent être nettoyés régulièrement, comme tout le reste de la chaîne de production, pour éviter les niveaux dangereux de croissance bactérienne. Si les capteurs sont trop fragiles pour être lavés, ils sont plus susceptibles d’être endommagés dans le processus de nettoyage, de tomber en panne prématurément et de provoquer des temps d’arrêt imprévus qui seraient autrement évitables pour les fabricants.

Dans les applications automobiles et la découpe de tuyaux métalliques, l’huile de coupe est une cause fréquente de panne de capteur. Les capteurs résistants à l’huile, conformes à la norme IP67G, offrent une durabilité à toute épreuve dans les environnements difficiles. Ainsi, les fabricants qui utilisent les liquides de coupe peuvent éliminer toute pénétration d’huile, minimisant les temps d’arrêt imprévus de la machine et réduisant le coût d’exploitation de leur équipement. Ces capteurs protègent efficacement de l’huile grâce à des gaines de câble en résine fluorée qui offrent une résistance supplémentaire à la détérioration et une protection renforcée au niveau des joints et des sections mobiles.

3. Les capteurs intelligents améliorent la maintenance prédictive et réduisent les temps d’arrêt

Si une machine présente des problèmes de fonctionnement, les capteurs seront les premiers à le détecter. C’est-à-dire qu’ils seront les premiers à recueillir des données anormales qui pourraient indiquer des problèmes de la machine. Cependant, si ces données ne sont pas correctement communiquées et analysées, la dégradation du fonctionnement de la machine pourrait facilement passer inaperçue.

Les capteurs intelligents, considérés comme un composant majeur de l’Internet industriel des objets (IIdO) ou de l’industrie 4.0, peuvent aider les utilisateurs finaux à surveiller les performances des machines en temps réel. Comme ils n’ont pas besoin d’envoyer des données par un point d’entrée/sortie comme les capteurs classiques, ils peuvent communiquer des données plus complexes qu’un simple état de marche/arrêt. Ils peuvent communiquer des informations sur l’exécution, la température approximative et les données de sortie au fil du temps. Ces données permettent de savoir si une partie de la machine risque de tomber en panne dans un avenir proche.

En fournissant des informations plus claires et plus détaillées sur le fonctionnement du système, les capteurs intelligents peuvent rendre la maintenance prédictive beaucoup plus facile et beaucoup plus efficace. Les fabricants peuvent déceler les problèmes alors qu’ils sont encore relativement faciles à réparer et éviter ainsi de longues périodes d’arrêt. Dans des secteurs tels que la fabrication automobile, où les temps d’arrêt peuvent coûter entre 10 000 $ et 12 000 $ la minute, les capteurs intelligents peuvent constituer une solution extrêmement rentable.

4. Les capteurs compatibles IIdO améliorent la communication machine à machine

Les avantages des capteurs intelligents vont bien au-delà de la maintenance prédictive. Avec l’adoption croissante des technologies IIdO dans le monde entier, les machines nécessitent une bande passante plus importante. Ethernet est la nouvelle norme en matière de communication machine à machine grâce à ses nombreux avantages, notamment une évolutivité simple, des vitesses plus rapides et une simplification du réseau.

L’IIdO repose sur des données, notamment des données au niveau de la machine collectées au niveau du capteur. Les analyses de haut niveau et les avantages d’une solution IIdO dépendent de la qualité et de la polyvalence des données recueillies au niveau de la machine. Les capteurs intelligents peuvent aider les fabricants à profiter des avantages d’une solution IIdO, notamment en réduisant les coûts et les temps d’arrêt, car ils fournissent davantage de données au système d’exécution de la fabrication.

Pour donner quelques exemples de données fournies par les derniers capteurs compatibles IIdO d’Omron, la gamme E2E NEXT de capteurs de proximité peut indiquer lorsqu’un objet ou une cible se rapproche trop du capteur et peut potentiellement l’endommager. De plus, le nouveau capteur photoélectrique de temps de vol d’Omron, le E3AS-F, peut fournir des données de mesure par l’intermédiaire d’IO-Link.

Tout mettre en place

Les efforts visant à rendre la construction de machines plus rentable doivent absolument tenir compte des capteurs. Lorsque les constructeurs de machines choisissent les capteurs adaptés aux besoins de leurs clients, ils peuvent faire en sorte que ces machines aient une plus grande longévité, un encombrement réduit et une maintenance prédictive plus efficace. Les capteurs jouent un rôle important dans tous les aspects de la fonctionnalité de la machine et la résistance à l’usure.

En résumé, les constructeurs de machines peuvent utiliser les stratégies suivantes pour garantir la rentabilité et la fiabilité de leurs machines :

• Utiliser des capteurs intelligents ou des capteurs avec des blocs d’E/S distants pour éliminer les fils et réduire la complexité de la machine, tout en recueillant autant de données que possible sur le fonctionnement de la machine et l’état de travail en cours.
• Au besoin, choisir des capteurs écologiques robustes pour éviter les pannes prématurées de la machine et les temps d’arrêt non planifiés. Le choix d’un capteur inapproprié en amont peut être très coûteux sur le long terme.
• Améliorer la maintenance prédictive en utilisant des capteurs intelligents pour fournir au système les précieuses données dont il a besoin pour l’analyse.
• Faire des choix connectés. L’avenir de la fabrication est dans les données, il est donc important de sélectionner des capteurs qui fourniront les données dont les clients pourraient avoir besoin à l’avenir.

Les constructeurs de machines qui utilisent les stratégies ci-dessus et qui considèrent la technologie de détection comme un objectif important pour la rentabilité à long terme auront des clients plus satisfaits grâce à des améliorations considérables en matière de facilité d’utilisation, de flexibilité et de productivité globale.

Cet article a été rédigé par Michael Hamoy, chef de produit – capteurs, et Felix Klebe, responsable du marketing – capteurs et détection avancée, chez Omron Automation Americas, Hoffman Estates, IL. Il a été initialement publié par Tech Briefs en juin 2020.