Erschienen am: 01.03.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 3 2018

Wartungskosten reduzieren und Produktionsausfälle verhindern

Kunststoff smart machen

Für die industrielle Produktion werden Lösungen zur vorausschauenden Wartung von Maschinen und Anlagen immer wichtiger. Auch vermeintlich einfache Kunststoffkomponenten wie Energieketten oder Linearführungen lassen sich durch die Integration von Sensoren und Kommunikationsmodulen intelligent machen.


Mit dem Konzept Isense informieren Energiekette, Leitung und Linearführung den Kunden über ihren Zustand und mögliche Instandhaltungstermine.
Bild: igus GmbH

Mit seinem Isense-Angebot will Igus dabei helfen, ungeplante Anlagenstillstände und teure Produktionsausfälle zu vermeiden. "Aufgrund 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 bei Igus. Bei Energiekettensystemen ist das beispielsweise der Sensor Isense EC.M, der auf dem Mitnehmer der Kette montiert wird und eigenständig dessen Zustand über Beschleunigung, Geschwindigkeit, Temperatur und Zyklen aufnimmt. Daraus kann die zurückgelegte Strecke sowie die verbleibende Standzeit des Systems abgeleitet werden. Mit dem Modell Isense EC.W Sensor wird bei gleitenden Kettenanwendungen beispielsweise auf Kranen, Portalen oder Verfahrachsen der Abrieb an den Verschleißzugaben prozentgenau ermittelt.

Sofortiger Stopp bei Zwischenfällen

Für unmittelbar auftretende und unvorhersehbare Vorfälle hat Igus Isense EC.B entwickelt. Das Modul besteht aus einem Polymerdraht in Spezialtrennstegen sowie einer Sensoreinheit und ermittelt den Bruch eines Kettenglieds durch Unfälle oder Vandalismus. Die Information aus der Sensoreinheit kann entweder von der Auswerteinheit Isense EC.B als Teil eines IoT-Netzwerks ausgelesen werden oder die Sensoreinheit wird kundenseitig direkt integriert. Dieses System befindet sich z.B. im Einsatz bei einem österreichischen Automobilzulieferer in dessen Hallenportal zum automatisierten Handling von Motorenblöcken. Hier kam es in der Vergangenheit dazu, dass es bei optischen Kontrollen der Energiekettensysteme keine Beanstandungen gab, aber zwei Wochen später die Kette ausfiel. Durch die Bruchüberwachung lässt sich dieser Fall nun verhindern. 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 Energiekette angebrachte Kraftsensorik misst kontinuierlich die im Betrieb anfallenden Zug- und Schubkräfte und gleicht diese mit den gespeicherten Sollwerten ab. Im Störungsfall erfolgt je nach kundenseitiger Einstellung eine sofortige Abschaltung der Anlage, bevor weitere Schäden auftreten können. Das bewährte Konzept wurde nun unter der Bezeichnung Isense EC.P in das neue Angebot integriert. Die Module können zusätzlich drahtlos via WLAN oder drahtgebunden über CAN eingebunden werden und helfen somit, auch die präventiven Wartungsempfehlungen zu verbessern. Für Energieketten und insbesondere in Führungsrinnen bei langen Verfahrwegen bietet Isense EC.RC 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 bzw. das Weiterlaufen der Anlage verhindert - damit gehören Totalschäden der Kette oder ein elektrisches Abschalten (beispielsweise durch Leitungsschäden) der Vergangenheit an.

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Leitungen werden intelligent

Auch Chainflex-Leitungen, die speziell für den bewegten Einsatz in Energieketten entwickelt sind, werden mit dem neuen Hutschienenmodul Isense CF.Q intelligent. Sie empfehlen dem Kunden, basierend auf der Testerfahrung im Igus-eigenen Labor für dynamische Leitungen einen Austausch, 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 Tests im Labor und in Kundenanwendungen helfen dabei, die Analyse der Messwerte immer präziser zu gestalten.

Intelligente Gleitlagertechnik

Auch für den Bereich der Gleitlagertechnik gibt es Mitglieder in der Isense-Familie. Mit den Modulen Isense PRT.W und Isense DL.W lassen sich der Abrieb und somit die verbleibende Lebensdauer an Polymer-Rundtischgleitlagern sowie an Linearführungen messen. Per Funk werden die Zustandsdaten an den Anwender weitergegeben, der dadurch die Möglichkeit hat, zum richtigen Zeitpunkt einzugreifen. Die Module sind als leichte und robuste Kunststoffelemente auch einfach nachrüstbar und für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, z.B. in der Verpackungstechnik, in der Montageautomation oder in der Fertigung von Elektronikartikeln.

Empfehlungen der Redaktion

Sammeln und Auswerten von Maschinendaten

In industriellen Netzen können Isense-Produkte sämtliche erhobene Daten anonymisiert über einen Icom-Datenkonzentrator an einen zentralen Datenspeicher senden. Das weiterentwickelte Icom-Modul kommuniziert dabei nun weitgehend kabellos. Weil u.a. für mehrere Systeme nur noch ein solches Modul benötigt wird, lässt es sich unkompliziert in die bestehende Produktion integrieren. Zusätzlich haben Kunden nun optional die Möglichkeit, datengenerierende Einheiten anderer Hersteller, die den Status überwachen, mit dem Icom-Modul zu verbinden. Aus diesen Daten wird mit Machine-Learning-Modellen eine Verschleißprognose berechnet, die tatsächliche Nutzungsmuster berücksichtigt. Die Präzision der über ein Webinterface dargestellten Wartungsempfehlungen wird somit kontinuierlich verbessert. Der Anlagenbetreiber kann geplante Produktionsunterbrechungen nutzen, präventive Wartungsempfehlungen umsetzen und dadurch seine Geschäftsprozesse verbessern. Auf diese Weise lassen sich Instandhaltungs- und Servicekosten senken und 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 einem weltweiten Testlabor ließen sich durch die Analyse und Auswertung konkreter Daten unterschiedlicher Anwendungen zahlreiche statistische Werte ermitteln, die einerseits noch genauere Vorhersagen ermöglichten; andererseits auch wieder in die Forschung und Entwicklung neuer Produkte zurückfließen könnten.

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