Hae
Lappeenrantalainen perheyritys Flowrox Oy valmistaa virtauksensäätö- ja hallintalaitteita teollisuudelle. Yrityksellä oli tarve uusia kone, jolla letkuventtiilien letkun laippa rei’itetään. Comatec Groupin tytäryhtiö Insinööritoimisto Metso suunnitteli uuden laitteen, joka toi merkittäviä etuja laitteen käyttöön aikaisempaan verrattuna.
Letkuventtiili asennettuna putkistoon. Jos laipan ja putken laipan reiät eivät osu kohdalleen asennus ei onnistu.
Flowroxilla on yli 40 vuoden kokemus elastomeeritekniikasta teollisuuden venttiilien, pumppujen ja järjestelmien parissa. Flowroxin tuotteet ovat ympäristöystävällisiä ja kustannustehokkaita ratkaisuja vaativiin sulku-, säätö- tai pumppauskohteisiin.
Letkuventtiilit soveltuvat sulku- ja säätösovelluksiin, joissa käsitellään kuluttavia tai syövyttäviä lietteitä, jauheita tai karkeita aineita. Letkuventtiilien rakenteessa on kolme osaa: venttiililetku, runko ja toimilaite. Venttiilin rakenne sekä letkumateriaali räätälöidään asiakkaan prosessiolosuhteisiin sopiviksi.
Itse letkussa on letkuosa ja laipat sen molemmissa päissä. Laipoissa on reiät, jotka sopivat asennettaessa putken vastaaviin reikiin. Jos letkun ja putken laippojen reiät eivät osu kohdalleen, asennus ei onnistu. Sen vuoksi on äärimmäisen tärkeää, että kone, jolla rei’itys tehdään, toimii moitteettomasti ja tarkasti.
Yhden letkun rei’itys nopeutui 16 sekunnilla. Venttiililetkuja valmistetaan vuodessa 18300 kpl, joten ajansäätö on merkittävä. Nyt yhden letkun rei’ittämiseen kuluu 3,9 minuuttia. Ykkösjuttu uudessa koneessa on kuitenkin käyttövarmuus.
– Meillä oli ennestään vanha laite, joka oli tullut tiensä päähän. Vanhaan laitteeseen ei enää saanut oikein varaosia, sen toimintavarmuus ei ollut enää hyvä ja tarvitsimme sen tilalle uuden nykyaikaisen koneen, kertoo Sourcing & Procurement Manager Toni Turkkila Flowroxilta toimeksiannon taustasta.
– Kilpailutuksen kautta päädyimme valitsemaan Insinööritoimisto Metson suunnittelukumppaniksi tähän projektiin. Olemme tehneet heidän kanssaan pitkään yhteistyötä tuotteidemme suunnittelussa, joten uskoimme, että yhteistyö pelaa heidän kanssaan tässäkin joustavasti. Heillä on jo tuntemusta meistä ja meidän tuotteistamme sekä siitä, miten tätä konetta käytetään. Läheinen sijainti ja toki kilpailutuksen kautta myös hinta oli yhtenä tekijänä, Toni Turkkila toteaa.
Insinööritoimisto Metso Oy suunnitteli Flowroxille letkuventtiilin laipan rei’ityskoneen avaimet käteen -periaatteella.
– Suunnittelu käsitti mekaniikka-, sähkö- ja pneumatiikkasuunnittelun. Mekaniikan osalta teimme myös asennusvalvontaa. Sähköurakoinnista teimme tarjouskyselyt ja sähköasennusvalvontaa. Projekti sisälsi myös logiikkaohjelmoinnin, käyttöönoton ja käyttäjien koulutuksen, Insinööritoimisto Metson toimitusjohtaja Esko Seppänen kertoo.
– Mekaniikkasuunnittelijamme aloittivat suunnittelun puhtaalta pöydältä. Suunnittelimme koneen, liikkeet ja rakenteet jokaista prikkaa myöten annettujen lähtöarvojen perusteella.
Sähkö-, automaatio- ja sovellussuunnittelu aloitettiin, kun Solidworksillä tehty mekaniikkasuunnitelma oli valmis ja tallennettuna Flowroxin järjestelmään. Piirikaavio suunniteltiin Autocadillä. Sovellussuunnittelu, kuten myös käyttöliittymä, tehtiin Siemensin TIA portalilla. Kosketusnäytöllä toimiva ohjauspaneeli tehtiin HMI-ratkaisuna, joka voidaan toteuttaa juuri sellaisena kuin halutaan.
– Suunnittelussa isona osana oli sovellussuunnittelu, johon nykyään pystytään yhdistämään koneturvallisuuspuoli. Tällöin se saadaan hoidettua samalla järjestelmällä, suunnittelupäällikkö Antti Lautamies kertoo.
Letkunrei’ityskoneen liikkeenohjaus koostuu neljästä servoakselista. Jokaista akselia ohjaa servomoottori. Niillä akselit ajetaan taulukon mukaisesti siihen kohtaan, johon reikä lävistetään. Takaisinkytkentä on toteutettu absoluuttiantureilla.
Samaan ohjaimeen on yhdistetty tavallinen ja turvalogiikka. Se helpottaa suunnittelua ja käyttöönottoa. Tämä on integroitu ja tehokas tapa ohjata esimerkiksi moottoreita, kun vaaditaan tietty prosessiturvallisuustaso.
Turvasanomat saadaan väylää pitkin taajuusmuuttajille ja siten muun muassa hätäpysäytykset hoidettua ilman, että tarvitaan relepohjaista hätäseisjärjestelmää. Järjestelmä havaitsee automaattisesti sellaiset häiriöt tai viat, joiden vuoksi koneen pitää pysähtyä. Esimerkiksi momenttirajat ovat sellaiset, että kone pystyy tunnistamaan, jos jokin menee akselin väliin. Tällöin turvalogiikka pysäyttää koneen.
– Kun turva-ja ohjauspuoli on yhdistetty samaan ohjauslogiikkaan, diagnostiikka häiriötilanteissa on kattava. Vika on hyvin helppo paikallistaa, Antti toteaa.
– Servoakseleita ohjaa servo-ohjaimet, jotka on toteutettu Siemens S120 -servo-ohjausjärjestelmällä. Tämä on liitetty ohjauslogiikkaan Profinet-kenttäväylällä. Turvapysäytykset kulkevat Profinet-väylää pitkin Profisafe-sanomilla.
– Esimerkiksi koneessa on yksi turvaovi ja neljä hätäseispainiketta. Ovi avautuu vasta, kun prosessi on pysäytettynä turvalliseen tilaan. Samalla kaikki neljä servoakselia turvapysäytetään eli estetään mahdollinen vahinkokäynnistyminen, joka on kaikkein suurin riskitekijä näissä koneissa, kun katsotaan tapaturmatilastoja, Antti toteaa.
Merkittävä parannus aikaisempaan vastaavaan koneeseen on se, että saimme ratkaistua rakenteellisen ongelman ja reiät tehdään samanaikaisesti letkun molempiin päihin. Näin ne ovat täsmälleen samassa kohdassa kummassakin laipassa ja se parantaa huomattavasti letkuventtiilin laatua.
Erikokoisten letkuventtiilien reiät eivät ole samankokoisia, joten koneessa on kasetti, jossa on kuusi eri kokoista meistiä. Standardi kertoo tarvittavan reiän koon letkun koon mukaan. Käyttäjän käyttöliittymässä antamien arvojen perusteella kasetti pyörähtää oikeaan kohtaan. Yhdystanko huolehtii siitä, että molemmissa letkun päissä on oikea meisti, oikeassa kohdassa.
– Laite on myös tuplanopea, koska se tekee molemmat puolet yhtä aikaa itsenäisesti ja automaattisesti. Sitä ei tarvitse käyttää manuaalisesti, Esko sanoo.
– Rei’itys toimii suljetussa tilassa turvallisesti. Kenenkään ei tarvitse olla työskentelemässä laitteen lähellä, joten myös laitteen käytön turvallisuus parantui.
– Turvalogiikka vahtii ovea ja varmistaa, että se on kiinni ja kuitattu. On täysin mahdotonta, että oven saisi auki siten, että turvalogiikka ohitettaisiin. Laite on turvallisuuden kannalta täysin idioottivarma, Antti toteaa.
Käyttökoulutus oli helppokäyttöisen ohjausjärjestelmän vuoksi sekä kouluttajalle että käyttäjälle hyvin helppoa, kertoo Antti, joka koulutti käyttäjät.
– Olin rakentanut käyttöliittymän hyvin helppokäyttöiseksi, joten käyttökoulutuksessa ei mennyt paljoa aikaa. Käyttöliittymässä on todella selkeät valinnat. Ohjauspulpetissa on pari nappia ja koko lay-out on tehty käyttäjäystävälliseksi. Jokainen pystyy hyvin nopeasti omaksumaan koneen käytön.
– Letkun laippoihin lävistettävät reiät on määritelty venttiilistandardissa letkun koon mukaan. Niitä on yli tuhat. Nämä kaikki on syötetty valmiiksi koneen ohjausjärjestelmään. Kaikki akseliarvot ja parametrit löytyvät valmiina. Käyttäjän tehtäväksi jää syöttää oikea taulukkoarvo ja painaa nappia, jolloin kone rei’ittää automaattisesti oikeille kohdille oikean määrän reikiä.
– Toiveenamme oli saada uusi kone mahdollisimman nopeasti, koska vanha kone oli jo jatkoajalla. Odotimme, että uusi kone ei olisi kopio vanhasta, vaan tehtäisiin jotain uutta ja parannettaisiin esimerkiksi tehokkuutta. Nyt meillä on kone, joka vastaa nykypäivän vaatimuksia. Saimme sitä, mitä haimmekin. Kone on nyt käytössä ja sitä vielä jatkokehitetään, toteaa Toni Turkkila.
TEKSTI: TAINA SYRJÄNEN KUVAT: ESKO SEPPÄNEN JA FLOWROX OY