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Mit Smart Plastics warten Wenn E-Ketten Sensoren tragen

| Autor / Redakteur: Harald Nehring* / Silvano Böni

Die iSense-Serie kombiniert Sensoren mit Überwachungsmodulen für eine vorausschauende Wartung in der Produktion. Unvorhergesehene Maschinenausfälle und Stillstandzeiten werden so rechtzeitig erkannt, eine entsprechende Wartung eingeleitet und teure Produktionsausfälle vermieden.

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(Bild: Pixabay, CCO Public Domain)

Die digitale Vernetzung von Maschinen und Produkten macht es möglich, dass Zustandsdaten von Maschinenkomponenten laufend erfasst und mit weiteren Systemen kombiniert werden können. Mit Predictive Maintenance werden die Prozesse in der Produktion einfacher und sicherer, denn durch die permanente Beobachtung aller Maschinen und Komponenten werden Störungen erkannt und der Verschleiss prognostiziert, bevor es zu einem Stillstand kommt. Folglich können Massnahmen zur Wartung und Instandhaltung betroffener Teile frühzeitig eingeleitet werden. Damit reduzieren sich gegenüber periodischen Wartungen teure Ausfallzeiten. Die vorausschauende Wartung ist daher ein wichtiges Element innerhalb der Industrie 4.0. Insbesondere Hersteller der Automobilbranche fragen Komponenten für die Produktion 4.0 nach. Allein, es fehlen die Produkte.

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Maschinenstillstände vermeiden: Das iSense-Prinzip

Auf der Hannover Messe hat Igus erstmals unter dem Namen iSense Smart Plastics vorgestellt – intelligente Komponenten für die Fabrik der Zukunft. Die Serie umfasst unterschiedliche Sensoren und Überwachungsmodule in oder an den Kunststoffkomponenten der Energiekette. Energieketten und die darin liegenden Chainflex-Leitungen versorgen Maschinen und Anlagen mit Energie und Daten. Fallen diese plötzlich aus, wäre ein Stillstand der Anlage die Folge. Ein unterbrochener Fertigungslauf kommt den Anlagenbauer teuer zu stehen. Verständlich, dass Betriebsleiter einem möglichen Ausfall gerne vorbeugen möchten. Möglich ist dies mit der Abriebüberwachung iSense
EC.W(ear): Ein im Öffnungssteg der E-Kette verbauter Sensor-Chip misst fortlaufend den Zustand der gleitenden E-Kette während des Verfahrweges: Ist der Abrieb so weit fortgeschritten, dass das Ende der Lebensdauer der Kette naht, meldet sich der Sensor und löst ein Signal aus. Eine in unmittelbarer Nähe stehende Antennen-Einheit empfängt die Daten per Funk und leitet diese an ein Reader-Modul weiter. Dieses verarbeitet das Antennensignal und meldet es anschliessend an die zentrale Kommunikationseinheit Icom. Das Icom-Modul bereitet die Daten auf und leitet sie an das Anlagensystem weiter. Auf diese Weise wird der Anlagenbetreiber nicht von einem Maschinenausfall überrascht, sondern kann den Austausch des verschlissenen Teils rechtzeitig in seinen Wartungsablauf integrieren. Dadurch dass es keine unvorhergesehenen Ausfallzeiten mehr gibt, erhöht sich für ihn die Verfügbarkeit seiner Anlage.

Conditioning-Monitoring-Produkte für die Anlagensicherheit

Schon vor einigen Jahren hat Igus Produkte für die vorausschauende Wartung eingeführt: das Push-Pullforce-Detection-System PPDS und das Diagnosetool EMA zur Identifzierung eines Kettenglied-Bruchs. Seither wurden diese Komponenten sukzessive weiterentwickelt und in die neue iSense-Familie integriert. Jetzt lässt sich die Einheit zur Abriebüberwachung (EC.W) mit weiteren Conditioning-Monitoring-Produkten – wie dem iSense-Bruchalarm EC.B (vormals EMA) und der Zug- und Schubkraftüberwachung EC.P (vormals PPDS) – kombinieren. Im Falle der Zug-/Schubkraftüberwachung wird eine Wägezelle im Anschlusselement der E-Kette installiert, welche die Verschiebekräfte an der E-Kette kontrolliert. Bei Verfahrwegen von über 100 Metern ist der Kraftsensor im sogenannten schwimmenden Mitnehmer, der seitliche Toleranzen auf der Mitnehmerfahrt ausgleicht, angebracht: Blockiert ein Fremdkörper – beispielsweise ein in den Verfahrbereich der Kette gefallenes Werkzeug – die Bewegung der E-Kette, steigen die Verschiebekräfte an. Ab einem definierten Schwellenwert gibt der Sensor – vergleichbar der Abriebüberwachung – ein Signal aus, das von einer Auswertebox aufgenommen und an das Icom-Kommunikations-Modul weitergeleitet wird. Beim Überschreiten der zulässigen Kräfte schaltet das System die Anlage ab, bevor es zu grösseren Schäden kommen kann.

Doppelt sicher: Zug- /Schubkraft- und Bruchüberwachung

Doppelt ausfallsicher wird die Anlage mit der Bruchüberwachung, dem iSense-EC.B-Modul: Durch mechanische Einwirkung oder durch Überlast einer E-Kette kann es zu einem Bruch des Seitenteils kommen. Geschieht dies, meldet ein Polymer-Sensor, der in Spezialtrennstegen eingebaut ist, die Information des Bruchs an eine Sensoreinheit. Durch das Wartungssignal ist der Anwender gewarnt und kann den Schaden beheben, um grösseren Folgeschäden vorzubeugen. Der Ersatz eines einzelnen beschädigten Kettengliedes ist in der Regel in wenigen Minuten erledigt. Dadurch wird verhindert, dass auch das zweite Seitenteil bricht und die Anlage mit grösseren Schäden ungeplant zum Stillstand kommt. Beide Signale lassen sich über ein Reader-Modul auslesen, denn eine Ausleseeinheit kann bis zu vier Antennen verarbeiten. Es wäre folglich möglich, bis zu vier Energieketten an ein Modul anzuschliessen. Alle Daten werden in der Icom-Kommunikationseinheit aufbereitet und an das System der Anlage weitergeleitet.

*Harald Nehring arbeitet bei Igus als Prokurist E-Kettensysteme.

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