Hydraulik Mehr Intelligenz für Hydraulikzylinder

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Wie schafft man es, aus Hydraulikzylindern generierte Daten so zu nutzen, dass notwendige Wartungen vorhersehbar werden? Mit dieser Frage beschäftigen sich die Hydraulikexperten der Herbert Hänchen GmbH. Aber auch mit ganz bodenständigen Optimierungen wartet der Geschäftsbereich Forschung und Innovation auf.

Hydraulikzylinder sind das Kernprodukt der Herbert Hänchen GmbH – und das bereits seit über 70 Jahren. Dabei kann das Familienunternehmen aus Ostfildern auf fast 100 Jahre Erfahrung in der Metallbearbeitung zurückblicken. Da liegt es nahe, dass die Hydraulikexperten auch bei zukunftsträchtigen Themen mitmischen möchten. Die Stichworte sind Zustandsüberwachung und Wartungsvorhersage.

Klaus Wagner, Bereichsleiter Forschung und Innovation bei Hänchen, gab im Rahmen eines Fachpressetages nun einen Ausblick auf die Themen, die die Hydraulikexperten derzeit beschäftigen – allen voran: die Intelligenz mit und am Hydraulikzylinder. Sensorik zu integrieren ist dabei nicht die Herausforderung. Das macht man bei Hänchen auf Kundenwunsch bereits seit 40 Jahren. Die Schwierigkeit liegt darin, aus den generierten Daten Prognosen ableiten zu können, anhand derer man Empfehlungen geben kann, wann ein Zylinder gewartet werden muss – und das nicht zu früh, aber auch nicht zu spät.

Ein Rundgang durch die Produktion der Herbert Hänchen GmbH in Ostfildern in Bildern:

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So funktioniert die Zustandsüberwachung der Hydraulikzylinder

Bei Herbert Hänchen hat man dafür das Performance Control System entwickelt, das nun in die Prototypenphase geht. Daten, die bei Pilotkunden generiert werden, sollen dazu beitragen, die Algorithmen und Datenaufbereitung des Systems zu verfeinern. „Marktreif ist unser System noch nicht“, erklärt Wagner. „Aber der Anfang ist gemacht. Das war uns wichtig. Wie sich die Technologie weiterentwickelt, wird sich zeigen.“

Die Zustandserfassung für Linearantriebe umfasst bei Hänchen das Bewegungsprofil mit Frequenz, Anplitude, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Einsatzzeit und Laufleistung. Hinzu kommen weitere Daten, zum Beispiel die Temperatur der Zylinder oder die Leckage an der Kolbenstange. Der von Hänchen neu entwickelte Leckagesensor detektiert selbstlernend die Veränderung der Kolbenstangenleckage über die Betriebslaufzeit. So ist es möglich, eine Aussage über den Verschleiß der Dichtungen zu treffen. Alle Rohdaten werden über Gateways an die neu entwickelte Software Performance Control übermittelt und aufbereitet. Auf einem Dashboard sieht der Anwender neben den aktuellen Betriebsdaten auch eine Langzeitüberwachung der Zylinder und Prognosen zur Zuverlässigkeit.

Die Software Performance Control ist mit drei Modulen ausgestattet:

• Das Modul Clac wertet die anfallenden Rohdaten aus.

• Das Modul Date speichert alle relevanten Informationen in einer Datenbank.

• Das Modul Dash sorgt für die Aufbereitung und Darstellung der Daten in einem Dashboard.

Das Ausrollen des Systems auf ausgewählte Kunden ist nun der nächste Schritt. Auf die große Sammlung qualitativ hochwertiger Daten will das Unternehmen aufbauen und das Konzept weiterentwickeln. Die ermittelten Langzeittrends können in Zukunft weitere Prognosen ermöglichen – beispielsweise: Welcher Dichtungsverschleiß ist zu erwarten, etwa weil der Zylinder mit besonders kleinen Hüben oder extremer Geschwindigkeit gefahren wird? Oder: Wann ist der nächste Dichtungswechsel fällig?

„Wir wollen im Bereich Hydraulik Industrie 4.0 verwirklichen, die dem Kunden einen echten Mehrwert verschafft. Mit den Rückmeldungen der Anwender in der Prototypenphase wollen wir ein praxistaugliches System für die Zukunft realisieren“, so der Vorausblick Wagners.

Klemmeinheit Ratio-Clamp schneller und einfacher montieren

Weniger visionär und ein wenig bodenständiger ist die Optimierung der Klemmeinheit Ratio-Clamp, die ebenfalls zu den Neuheiten der Herbert Hänchen GmbH gehört.

Die Ratio-Clamp klemmt Stangen für einen unbegrenzten Zeitraum ohne Energiezufuhr. Die Stange hält durch Reibung. Bei einem Abfall des Entriegelungsdrucks wird die in Federn gespeicherte Energie freigesetzt und die Stange geklemmt. Sie fixiert somit runde Stangen bei Ausfall oder Abschaltung von hydraulischem Druck. Das Produkt wird bei Hänchen bereits seit 1967 hergestellt. Um präzise Bauteile und Reibungswerte sicherzustellen, erfolgte bisher eine zeitintensive, manuelle Kalibrierung.

Nun sind Messverfahren im Produktionsprozess integriert, mit denen die NC-Fertigung und die Produktmontage durch datenbankbasierte Software präzise Parameter für die Bearbeitung der Bauteile erhält. Der von Hänchen selbstentwickelte Prozess mit lernfähiger Software soll die Kalibrierungszeit halbieren.

Um die Montage beim Kunden zu vereinfachen, haben sich die Hydraulikexperten einen weiteren cleveren Kniff einfallen lassen. Dank eines integrierten Schlüssels wird der Klemmkolben während des Transports gesichert. Dabei befindet sich die Stange in einem entriegelten Zustand, die in den Federn vorgehaltene Energie zum Blockieren wirkt also nicht auf die Klemmmechanik.

Eine zusätzliche Transportstange entfällt, was Kosten und Lagerhaltung spart, aber vor allem die Montage an der Maschine erleichtert. Eine vorbereitete Teilmontage beim Kunden entfällt, die Klemmeinheit kann direkt auf die Klemmstange geschoben und an der Maschine befestigt werden. Der Schlüssel lässt sich direkt am Gehäuse der Ratio-Clamp befestigen, sodass die Sicherung bei Austausch jederzeit wieder hergestellt werden kann.

Der Einsatzbereich der Ratio-Clamp reicht von alltäglichen Haltefunktionen bis hin zu sicherheitsrelevanten Aufgaben – einschließlich dem Einsatz in Funkionen mit Performance Level e (PLe).

Das Condition-Monitoring-Konzept bei Hydraulikzylindern soll in Zukunft auch auf die Klemmeinheiten übertragen werden. Das ist allerdings noch Zukunftsmusik in den Ohren des Bereichsleiter Forschung und Innovation Klaus Wagner.

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