Mit smart plastics vorausschauend warten und die Kosten senken - Wenn E-Ketten Sensoren tragen - Beschaffung aktuell

Mit smart plastics vorausschauend warten und die Kosten senken

Wenn E-Ketten Sensoren tragen

Anzeige
Intelligente Energieketten und chainflex-Leitungen melden frühzeitig, wann sie ausgetauscht werden müssen: Die isense-Serie der igus GmbH kombiniert Sensoren mit Überwachungsmodulen für eine vorausschauende Wartung in der Produktion, der sogenannten Predictive Maintenance. Unvorhergesehene Maschinenausfälle und drohende Stillstandzeiten werden rechtzeitig erkannt, eine entsprechende Wartung eingeleitet und damit teure Produktionsausfälle vermieden.

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.

Maschinenstillstände vermeiden:
Das isense-Prinzip
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.
Auf der Hannover Messe hat igus erstmals unter dem Namen isense smart plastics vorgestellt – intelligente Komponenten für die Fabrik der Zukunft. Die isense-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 Sensorchip 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 Antenneneinheit 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 Identifizierung 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.
Ausfallsichere chainflex Leitungen
Doch auch die sicherste E-Kette ist nur halb so viel wert, wenn die darin liegenden Leitungen nicht halten. Und die Herausforderungen an E-Ketten-Leitungen sind bekanntlich um ein vielfaches höher als an Leitungen in flexiblen Anwendungen. Aus diesem Grund entwickelt igus seine Leitungen für bewegte Anwendungen seit 25 Jahren unter dem Namen chainflex selbst und sorgt damit ab Werk für eine gute Stabilität und Zuverlässigkeit der Leitung bei Bewegungen in alle Richtungen. Und das mit einer Garantie von bis zu 36 Monaten. Doch im Rahmen von isense hat igus auch bei chainflex noch einen Schritt weitergedacht und ein Ausfallüberwachungs-Modul für Leitungen entwickelt, die permanent laufen: isense CF.Q. (electrical conductor quality) Intelligente Sensoren überprüfen kontinuierlich die Messwerte der Leitungen und zeigen an, wenn die Grenzwerte, deren Berechnung auf der Grundlage von Erfahrungswerten aus Millionen von Ergebnissen aus dem Testlabor beruht, überschritten werden. Damit informiert auch die intelligente chainflex-Leitung im laufenden Betrieb über ihre restliche Lebensdauer – vor einem Ausfall.
isense als strategisches Mittel der Wartung
Seit dem ersten Einsatz von Polmyer-Energieketten vor über vier Jahrzehnten hat sich die igus-E-Kette permanent weiterentwickelt: Mechanisch, indem durch eine kontinuierliche Forschung immer bessere Materialien und Konstruktionen entwickelt wurden, welche die E-Kette immer leichter und leiser gemacht haben. Dadurch sind nicht nur lineare, sondern ebenso Bewegungen in alle Richtungen und Torsionen möglich geworden. Jetzt ist die E-Kette smart geworden: Mithilfe intelligenter Sensoren überwacht sie sich laufend selbst und warnt rechtzeitig vor Ausfall. Zwar liegen schon heute aufgrund vieler Tausender Testverfahren umfangreiche Daten vor, auf deren Grundlage genaue Aussagen über die Haltbarkeit und Lebensdauer der E-Ketten gemacht werden und die in zahlreiche Online-Tools und Apps münden. Doch durch den Einsatz von Sensoren und IT-gestützter Datenanalyse haben sich die bisherigen Wartungsstrategien weiterentwickelt.
isense-Sensoren im Beta-Einsatz
Indem smart plastics den tatsächlichen Zustand der E-Kette im Realbetrieb messen, können Abnutzungserscheinungen rechzeitig erkannt und Wartungen frühzeitig eingeleitet werden. Das Entscheidende ist, nicht mehr auf Ausfälle zu reagieren, sondern sie vorauszusehen und entsprechend zu planen. Damit werden smart plastics als strategische Mittel eingesetzt, um Kosten in der Fertigung zu sparen: Sei es in der Optimierung der Ressourcen, in der Wartung und Ersatzteil-Logistik oder durch höhere Reaktionsgeschwindigkeiten innerhalb von Fertigungsabläufen. Zudem werden teure Produktionsausfälle durch Maschinenstillstände vermieden.
Ihre ersten Einsätze haben die isense-Sensoren in den Fertigungsanlagen verschiedener deutscher Automobilhersteller. Eingesetzt werden können sie jedoch überall dort, wo vorausschauende Wartung aus Kostengründen oder zur Erhöhung der Anlageneffizienz und Reduzierung des Energieverbrauchs gefragt sind – beispielsweise in E-Ketten auf langen Verfahrwegen in Hafenanlagen oder Kransystemen. Alle isense-Produkte lassen sich in vielen Systemen des großen Spektrums einbauen. Teilweise können die isense-Produkte sogar nachträglich in bestehende Anlagen integriert werden.
Szenario der Zukunft: Weltweites Testlabor
icom ist das zentrale Modul der isense-Serie. Heute vernetzt die Kommunikationseinheit alle Daten der isense-Überwachungsmodule und leitet diese anschließend an die Systeme der Produktion vor Ort. Ließe sich isense auch an das igus-Datencenter anbinden und mit den Parametern der jeweiligen Anlage sowie den Daten aus Millionen von Ergebnissen aus dem Testlabor abgleichen, könnte die Lebensdauer sogar individuell berechnet werden. Dadurch könnte der Anlagenbetreiber After-Sales-Dienstleistungen wie eine Optimierung seiner Geschäftsprozesse durch eine automatisierte Ersatzteilbeschaffung und eine Wartungsbeauftragung erhalten. Dadurch würden die Instandhaltungs- und Servicekosten weiter gesenkt und die Qualität der Fertigung gesteigert. Das Ziel ist es, mithilfe von Sensoren an verschiedenen Komponenten immer exaktere Prognosen bezüglich der Haltbarkeit der E-Ketten abgeben zu können. 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 unterschiedlichster Anwendungen zahlreiche statistische Werte ermitteln, die einerseits noch genauere Vorhersagen ermöglichten, andererseits auch wieder in die Forschung und Entwicklung neuer Produkte zurückfließen könnten.
Applikation oder cloud-basierte Lösung
Noch werden einfache digitale I/0-Signale gesendet, wenn ein Grenzwert überschritten wird. Das icom-Modul gibt die Wartungsinformation über Leitungen an die Systeme des Anwenders weiter. Werden jedoch die Daten vieler Anlagen und Produktionsprozesse strukturiert zusammengeführt, wären noch genauere Analysen und zuverlässigere Vorhersagen möglich. Zukünftig wäre eine Lösung denkbar, die nicht nur lokale Produktionsdaten auswertet, sondern zusätzlich mit abstrahierten Daten anderer Anwendungen sowie den vielen Testergebnissen aus der igus-Datenbank gespeist wird. Ob dies in Form einer Applikation beim Anwender oder cloud-basiert erfolgt, könnte letztendlich der Anwender selbst entscheiden.

igus GmbH

Das Unternehmen

… ist ein weltweiter Hersteller von Energiekettensystemen und Polymer-Gleitlagern. Das familiengeführte Unternehmen mit Sitz in Köln ist in 35 Ländern vertreten und beschäftigt weltweit über 2950 Mitarbeiter. 2015 erwirtschaftete igus mit motion plastics, Kunststoffkomponenten für bewegte Anwendungen, einen Umsatz von 552 Mio. Euro. igus betreibt die größten Testlabore und Fabriken in seiner Branche, um dem Kunden innovative, auf ihn zugeschnittene Produkte und Lösungen in kürzester Zeit anzubieten.

40382323

Harald Nehring, Prokurist E-Kettensysteme, igus GmbH


Hier finden Sie mehr über:
Anzeige

Aktuelles Heft

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Quergerätselt

Mitmachen und gewinnen!

Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de