gesponsertKupplung Eine neue Ära in der Antriebstechnik

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R+W Antriebselemente GmbH

R+W Antriebselemente hat eine revolutionäre Messeinheit im Sortiment: Messdaten werden völlig kabellos mit hoher Genauigkeit direkt im Antriebsstrang aufgenommen und stehen nahezu in Echtzeit zur Verfügung.

Zu den Zielen des Industrial Internet of Things (IIoT) gehört es, die betriebliche Effizienz zu steigern. Die Überwachung von Maschinen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Auf Basis von gemessenen und ausgewerteten Daten werden Produktionsprozesse und ihr Optimierungspotenzial sichtbar. Dies kann unter anderem Durchlaufzeiten verkürzen, Produktionskosten senken und die Produktqualität erhöhen.

Doch im Bereich der Antriebstechnik kann die Erhebung der erforderlichen Daten aufwändig sein. Genaue Messungen von Drehmoment, Drehzahl, Vibration und Axialkräften stellen unter Umständen eine große Herausforderung dar. In einem rotierenden Antriebsstrang ist die Aufnahme von Messdaten erschwert, da keine direkte Vernetzung durch ein Kabel möglich ist oder der benötigte Bauraum fehlt.

Integrierte Sensorik funktioniert kabellos

Genau hier setzt die moderne Sensortechnik von R+W Antriebselemente an: Die integrierte Sensorik funk­tioniert kabellos als bedienerfreundliche und vielseitig einsetzbare Hard- und Softwarelösung. Sie erhebt alle genannten Messdaten direkt im Antriebsstrang und überträgt sie nahezu in Echtzeit auf das kundenseitige Smartphone, Tablet, Computer, oder direkt in die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS).

Mit einem Blick auf das Handy oder Tablet hat der Bediener sämtliche dynamische Parameter und die für eine ununterbrochene Anlagenverfügbarkeit relevanten Daten jederzeit im Blick. Dahinter verbirgt sich eine smarte Serienkupplung, welche durch eine integrierte Sensorik zusätzliche Messfunktionen bietet. Folgende Messdaten kann die Sensortechnik erfassen:

• Drehmoment

• Drehzahl

• Beschleunigung in 3 Achsen

• Temperatur

• Axialkraft

• Querkraft/Biegung

Einfach in den Antriebsstrang integrieren

Die Sensorik lässt sich, wie die rein mechanische Baureihe, einfach und flexibel in den Antriebsstrang integrieren sowie leicht in bereits verbaute Kupplungen nachrüsten. Zur Energieversorgung der Sensortechnik stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung:

• klassisch durch einen einfachen aufladbaren Akku,

• durch eine Lösung mittels Induktion oder

• durch autarke Energieversorgung.

Falls eine konstante Datenmessung erforderlich ist, kann die Sensortechnik z. B. mit einer induktiven Stromversorgung eingebaut werden. Diese stationäre Variante verwendet eine kleine, ans Stromnetz angeschlossene Box, welche berührungslos mehrere Millimeter unter der Kupplung festmontiert wird. Über die integrierten Spulen und dem Prinzip der Nahfeld-Telemetrie findet die erforderliche Energieübertragung statt.

Messung ohne externen Messverstärker

Die intelligente Sensorik ermöglicht Datenmessungen, ohne dass ein externer Messverstärker verwendet werden muss. Die Sensoren messen Drehmoment, Drehzahl, sowie Zug- und Druckkräfte mit einer Abtastrate von 500 Hertz. Diese Daten werden direkt in der internen Elektronik verarbeitet und zeitgleich auf ein drahtlos verbundenes System übertragen.

Messgrößen via App anzeigen

Die Messgrößen lassen sich auf einem Mobilgerät über die R+W-eigene App komfortabel anzeigen. Die „Multiboard“-Ansicht organisiert die Daten tabellarisch mit Mittel-, Minimal- und Maximalwert. Über verschiedene skalierbare Diagrammtypen lässt sich der detaillierte Verlauf der Messgrößen verfolgen. Im Multi-Graph können zum Beispiel zwei Messgrößen einer Kupplung übereinander in einem Diagramm dargestellt werden, um mögliche Korrelationen einfach zu erkennen.

In der App können auch Messdaten von mehreren intelligenten Sensoren gleichzeitig und übersichtlich in einem Diagramm veranschaulicht werden. Für weitere Analysezwecke lassen sich die Messdaten als CSV-Datei speichern und in Excel importieren.

Sensortechnik mit R+W-Gateway verbinden

Neben der App kann die Sensortechnik auch mit dem R+W-Gateway verbunden werden. Das Gateway hat eine USB-UART-Schnittstelle, acht digitale und acht analoge Ausgänge. Per USB-Kabel lässt sich eine direkte Computerverbindung herstellen. Mit Softwareprogrammen von Drittanbietern lassen sich die Messwerte auf dem PC darstellen. Eine SPS-Anbindung kann über die analogen und digitalen Schnittstellen realisiert werden, wobei letztere als Ausgang für Events wie Überlastdetektion dienen.

Durch diese universelle Anbindung sind alle gängigen Industriestandards im Bereich der Speicherprogrammierbaren Steuerungen kompatibel. Neben etablierten Systemen lassen sich auch neue Marktlösungen umsetzen, zum Beispiel:

• IO-Link,

• UMATI oder

• Cloudlösungen.

Auch Datensicherheit spielte eine wichtige Rolle bei der Software-Entwicklung. Mit der R+W-App sowie dem R+W-Gateway in Verbindung mit einem externen Rechner oder anderen Cloudlösungen kann der Abgleich mit vorhandenen Daten auch außerhalb des Firmennetzwerks stattfinden.

Predictive Maintenance ermöglichen

Die Sensortechnik ist ein entscheidender Schritt in Richtung Predictive Maintenance (deutsch: vorausschauende Instandhaltung), mit der die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Anlagen erhöht werden kann. Die Erhebung von Zustandsdaten der Maschinen hilft, Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten proaktiv zu planen und die benötigten Ressourcen dafür – wie Ersatzteile oder Personal – bereitzuhalten. So kann eine möglichst präzise Vorausplanung der Instandhaltung erstellt und unerwartete Ausfälle von Anlagen vermieden werden.

Die Auswertung der kombinierbaren, zeitabhängigen Messgrößen aus der Sensorik kann unter anderem dazu verwendet werden, um eine bessere Beurteilung und Transparenz des dynamischen Verhaltens im rotierenden Antriebsstrang zu erreichen. Durch die Ermittlung von Drehmomenten und Kräften können so Ausfall- und Stillstandzeiten reduziert oder verhindert werden.

Portfolio wird weiter ausgebaut

Das Portfolio an mit Sensorik aufrüstbaren Kupplungen wird von R+W nach und nach ausgeweitet. Lamellenkupplungen, Gelenkwellen sowie eine Serie von Sicherheitskupplungen sind bereits mit der Sensorik kompatibel. Alternativ kann die Messelektronik auch in Sonderanfertigungen, starren Flanschen sowie einfach in einem starren Zwischenflansch untergebracht werden.

Das gesamte Potenzial ist noch lange nicht aus­geschöpft. Neue Funktionen, zum Beispiel Energy Haversting (autarke Stromerzeugung durch Nutzung der vorhandenen Rotationsenergie) und verschiedene Algorithmen zum Auswerten der Messdaten sorgen dafür, dass die Kupplung noch smarter wird und neue Maßstäbe auf dem Markt gesetzt werden.

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