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Intelligente Energieketten, Leitungen und Gleitlager Smart Plastics reduzieren Ausfälle

05.03.2018

Als ein Teil von Industrie 4.0 und der Fabrik von morgen gilt die vorausschauende Wartung. Jetzt bieten auch Kunststoffkomponenten dank verschiedener Sensoren und Überwachungsmodule Intelligenz. Predictive Maintenance zieht damit in Energieketten, Leitungen und Gleitlager ein.

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Die Smart Plastics helfen ungeplante Anlagenstillstände und damit teure Produktionsausfälle zu vermeiden. „Dank der digitalen Vernetzung von Maschinen und Produkten ist es möglich, laufend den Zustand der Komponenten zu erfassen und zu informieren, sobald eine Reparatur oder ein Austausch erforderlich ist“, erklärt Michael Blaß, Prokurist e-Kettensysteme bei Igus. Bei Energiekettensystemen ist dies beispielsweise der Isense EC.M-Sensor, der auf dem Mitnehmer der Kette montiert wird und eigenständig dessen Zustand über Beschleunigung, Geschwindigkeit, Temperatur und zurückgelegte Zyklen aufnimmt. Daraus kann die zurückgelegte Strecke sowie die verbleibende Standzeit des Systems abgeleitet werden. Mit dem optimierten Isense EC.W Sensor wird bei gleitenden e-ketten-Anwendungen beispielsweise auf Kranen, Portalen oder Verfahrachsen der Abrieb an den Verschleißzugaben prozentgenau ermittelt.

Sofortstopp bei Zwischenfällen

Für unmittelbar auftretende und unvorhersehbare Vorfälle hat Igus das Isense EC.B-Modul entwickelt. Es ermittelt den Bruch eines Kettenglieds durch Unfälle oder Vandalismus. Das Modul besteht aus einem Polymerdraht in Spezialtrennstegen und einer Sensoreinheit. Die Information aus der Sensoreinheit kann entweder von der Auswerteeinheit Isense EC.B, welche Teil des IoT-Netzwerks sein kann, ausgelesen werden oder die Sensoreinheit wird direkt an das kundenseitige System angeschlossen. Dieses System befindet sich beispielsweise im Einsatz bei einem österreichischen Automobilzulieferer in dessen Hallenportal zum automatisierten Handling von Motorenblöcken. Hier kam es in der Vergangenheit etwa dazu, dass es bei optischen Kontrollen der Energiekettensysteme keine Beanstandungen gab, aber zwei Wochen später die Kette ausfiel. Durch die Bruchüberwachung kann dies nun verhindert werden. Bereits seit 2010 wird das so genannte PPDS (Push/Pull Force Detection System) weltweit an hunderten Krananlagen zur Erkennung ungewöhnlicher Betriebszustände eingesetzt. Eine am Mitnehmer der e-Kette angebrachte Kraftsensorik misst kontinuierlich die im Betrieb anfallenden Zug- und Schubkräfte und gleicht diese mit den gespeicherten Sollwerten ab. Im Störungsfall erfolgt je nach Einstellung eine sofortige Abschaltung der Anlage, bevor weitere kapitale Schäden am e-Kettensystem auftreten. Das bewährte PPDS-Konzept wurde nun unter der Bezeichnung Is­ense EC.P in das Isense-Konzept integriert. Die Module können zusätzlich drahtlos via WLAN oder festverkabelt (CAN-Bus) eingebunden werden und helfen somit, auch die präventiven Wartungsempfehlungen zu verbessern. Für Energieketten und insbesondere in Führungsrinnen bei langen Verfahrwegen bietet Isense EC.RC (e-chain Run Control) einen zuverlässigen Aufstiegsschutz im Falle einer Blockade. Sensoren messen und überprüfen dabei durchgehend die Position der Energiekette. Auf diese Weise wird bei mechanischen Störungen ein Aufsteigen der Kette beziehungsweise das Weiterlaufen der Anlage verhindert.

Smarte Leitungen

Die von Igus für den Einsatz in Energieketten entwickelten Chainflex-Leitungen werden mit dem neuen Isense CF.Q-Hutschienenmodul ebenfalls intelligent. Basierend auf der Erfahrung aus tausenden Tests im mit 2.750 Quadratmeter weltweit größten Labor für dynamische Leitungen wird Kunden der Austausch empfohlen, bevor die Änderungen der elektrischen Eigenschaften zu einem Anlagenstillstand führen. Durch kontinuierliche Messung der elektrischen Eigenschaften in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur und der Zyklenzahl wird ein möglicher Ausfall der Leitung rechtzeitig vorhergesagt. Fortlaufende Prüfungen im Testlabor und in Kundenanwendungen helfen dabei, die Analyse der Messwerte immer präziser zu gestalten.

Daten sammeln und auswerten

In Industrie-4.0-Netzwerken können Isense-Produkte sämtliche erhobene Daten anonymisiert über einen Icom-Datenkonzentrator an einen zentralen Igus-Datenspeicher senden. Das weiterentwickelte Icom-Modul kommuniziert nun weitgehend kabellos. Unter anderem auch dadurch, dass für mehrere Systeme nur noch ein einziges Icom-Modul benötigt wird, lässt es sich noch einfacher in die bestehende Produktion integrieren. Zusätzlich haben Kunden jetzt optional die Möglichkeit, datengenerierende Einheiten anderer Hersteller, die den Status überwachen, mit dem Icom-Modul zu verbinden. Aus diesen Daten wird mit den Machine-Learning-Modellen von Igus eine Verschleißprognose berechnet, die die tatsächlichen Nutzungsmuster berücksichtigt. Die Präzision der über ein Webinterface dargestellten Wartungsempfehlungen wird somit kontinuierlich verbessert.

Der Anlagenbetreiber kann so geplante Produktionsunterbrechungen nutzen, um die präventiven Wartungsempfehlungen umsetzen. So lassen sich Geschäftsprozesse optimieren und etwa Instandhaltungs- und Servicekosten weiter senken sowie die Qualität der Fertigung steigern. Das Sammeln und Auswerten von Maschinendaten ist dabei ein wichtiger Eckpfeiler für eine höhere Planungssicherheit und effiziente Wartung in der Fabrik der Zukunft. Vergleichbar mit einem weltweiten Testlabor ist es möglich, durch die Analyse und Auswertung konkreter Daten unterschiedlichster Anwendungen zahlreiche statistische Werte zu ermitteln. Diese können einerseits noch genauere Vorhersagen erlauben; andererseits können sie auch wieder in die Forschung und Entwicklung neuer Produkte zurückfließen.

Bildergalerie

  • Bei Energiekettensystemen wird der isense EC.M Sensor auf dem Mitnehmer der Kette montiert wird und nimmt eigenständig dessen Zustand über Beschleunigung, Geschwindigkeit, Temperatur und zurückgelegte Zyklen auf.

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