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Sensorik

Intelligente E-Kette warnt vor Ausfall

| Redakteur: Katharina Juschkat

Die intelligenten E-Ketten von Igus sind mit Sensoren ausgestattet, die noch vor einem Ausfall warnen. Das Entscheidende ist, nicht mehr auf Ausfälle zu reagieren, sondern sie vorauszusehen und entsprechend zu planen.

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Nicht nur die E-Ketten selbst sind intelligent, auch die Chainflex-Leitungen CF.Q sind mit Sensoren ausgestattet, die die Messwerte der Leitungen überprüfen und Grenzüberschreitungen melden.
Nicht nur die E-Ketten selbst sind intelligent, auch die Chainflex-Leitungen CF.Q sind mit Sensoren ausgestattet, die die Messwerte der Leitungen überprüfen und Grenzüberschreitungen melden.
(Bild: Igus)

Seit ihrem ersten Einsatz vor vier Jahrzehnten hat sich die Energiekette aus Hochleistungskunststoffen von Igus permanent weiterentwickelt: Mechanisch, indem die Ingenieure durch kontinuierliche Forschung bessere Materialien und Konstruktionen entwickelt haben, wodurch die E-Kette leichter und leiser wurde. Und technisch, indem heute nicht nur lineare, sondern Bewegungen in alle Richtungen sowie Torsionen möglich sind. Jetzt ist die E-Kette smart geworden: Mithilfe intelligenter Sensoren überwacht sie sich laufend selbst, erkennt Störungen und prognostiziert den Verschleiß, bevor es zu einem ungeplanten Stillstand kommt. Das Ergebnis: Die Wartung und Instandhaltung betroffener Teile sind planbar, so dass sich gegenüber periodischen Wartungen Ausfallzeiten reduzieren lassen.

Maschinenstillstände vermeiden

Unter dem Namen „Isense” hat das Unternehmen unterschiedliche Sensoren und Überwachungsmodule in oder an den Kunststoffkomponenten der Energiekette entwickelt, die zur vorausschauenden Wartung beitragen. Möglich wird das mit der Abriebüberwachung Isense EC.W. Ein im Öffnungssteg der Kette verbauter Sensor misst fortlaufend den Zustand der gleitenden E-Kette während des Verfahrweges. Ist der Abrieb so weit fortgeschritten, dass das Ende der Lebensdauer bald erreicht ist, 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 Signal 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 kann der Anwender das verschlissene Teil rechtzeitig im Wartungsablauf austauschen.

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Wie Chainflex-Leitungen ausfallsicher werden

Auch die sicherste E-Kette ist nur halb so viel wert, wenn die innen liegenden Leitungen nicht halten. Und die Herausforderungen an E-Kettentaugliche Leitungen sind um ein Vielfaches höher als an Leitungen in flexiblen Anwendungen. Aus diesem Grund entwickelt Igus seine Leitungen für bewegte Anwendungen seit über 25 Jahren unter dem Namen Chainflex selbst und gewährleistet eine Garantie von 36 Monaten. Im Rahmen von Isense hat das Unternehmen einen Schritt weitergedacht und ein Ausfallüberwachungs-Modul für Leitungen entwickelt: Isense CF.Q – Electrical Conductor Quality. Intelligente Sensoren überprüfen kontinuierlich die Messwerte der Leitungen und zeigen an, wenn die Grenzwerte überschritten werden. Die Grenzwerte selbst beruhen auf Erfahrungswerten aus Millionen von Ergebnissen aus dem Testlabor. Damit informiert die intelligente Chainflex-Leitung im laufenden Betrieb über ihre restliche Lebensdauer – vor einem Ausfall.

Mit der Zug- und Schubkraftüberwachung PPDS und dem Diagnosetool EMA, das einen Kettenglied-Bruch identifizieren kann, hat das Unternehmen vor einigen Jahren Produkte für die vorausschauende Wartung eingeführt. Diese Komponenten entwickelte der Hersteller nach und nach weiter und hat sie in die Isense-Familie integriert. Im Falle von EC.P, das vormals PPDS genannt wurde, wird eine Wägezelle im Anschlusselement der E-Kette installiert, welche die Verschiebekräfte an der E-Kette kontrolliert. Bei Verfahrwegen über 100 m ist der Kraftsensor im 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 eine Auswertebox aufnimmt und an das Kommunikations-Modul weiterleitet. Beim Überschreiten der zulässigen Kräfte schaltet das System die Anlage ab, bevor es zu größeren Schäden kommen kann.

Durch mechanische Einwirkung oder durch Überlast einer E-Kette kann es zu einem Bruch des Seitenteils kommen. Wenn das geschieht, meldet der in den Trennsteg eingebaute Polymer-Sensor Isense EC.B – vormals als EMA bezeichnet – den Bruch an eine Sensoreinheit. Durch das Wartungssignal ist der Anwender gewarnt und kann den Schaden beheben, um größeren Folgeschäden vorzubeugen.

Isense als Mittel der Wartung

Der Ersatz eines einzelnen beschädigten Kettengliedes ist 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, der Bruchalarm und die Zug- und Schubkraftüberwachung, lassen sich über ein Reader-Modul auslesen. Eine Ausleseeinheit kann bis zu vier Antennen verarbeiten. Folglich lassen sich bis zu vier Energieketten an ein Modul anzuschließen.

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Icom ist die zentrale Kommunikationseinheit. Sie vernetzt alle Daten der Isense-Überwachungsmodule und leitet diese anschließend an die Systeme der Produktion vor Ort. Optional lässt sich Isense auch an das Igus-Datencenter anbinden. In diesem Fall könnten die realen Produktionsdaten mit den millionenfachen Ergebnissen aus dem Igus-Testlabor abgeglichen und die Lebensdauer der eingesetzten Komponenten genauer berechnet werden.

Die Ersatzteilbeschaffung sowie die Wartungsleistung ließen sich entsprechend automatisieren. Und damit könnten die Geschäftsprozesse verbessert und die Instandhaltungs- und Servicekosten gesenkt werden. Zwar liegen auch heute aufgrund der vielen Testverfahren umfangreiche Daten vor, welche die voraussichtliche Lebensdauer voraussagen 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.

Kosten in der Fertigung senken

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 senken: Sei es in der Optimierung der Ressourcen, in der Wartung und der Ersatzteil-Logistik oder durch höhere Reaktionsgeschwindigkeiten innerhalb von Fertigungsabläufen. Zudem können Anwender teure Produktionsausfälle durch Maschinen- und Anlagenstillstände vermeiden.

Ihre ersten Einsätze haben die Isense-Sensoren in den Fertigungsanlagen verschiedener deutscher Automobilhersteller. Verwenden lassen sie sich jedoch überall dort, wo vorausschauende Wartung aus Kostengründen oder zur Erhöhung der Anlageneffizienz und Reduzierung des Energieverbrauchs gefragt ist – beispielsweise in E-Ketten auf langen Verfahrwegen in Hafenanlagen oder Kransystemen. Die Isense-Komponenten lassen sich in vielen Produkten des großen Spektrums einbauen. Teilweise können sie sogar nachträglich in bestehende Anlagen integriert werden. (kj)

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