Der intelligente Antriebsstrang

Smarte Kupplungen und Bremsen, die Auskunft über ihren Zustand geben, helfen nicht nur, Fehler und Ausfallzeiten zu reduzieren oder gar ganz zu vermeiden. Sie ermöglichen daneben auch eine bedarfsbezogene Wartung, passend zur Auslastung sowie eine automatisierte Fernwartung. Und auch beim Aufbau und der Validierung eines digitalen Zwillings sorgen sprechende Bremsen für Durchblick.

Der digitale Zwilling bleibt auch 2022 einer der wichtigsten Trends in der Automatisierung und Antriebstechnik. Denn mit digitalen Zwillingen lassen sich Prozesse simulieren, verschiedene Szenarien analysieren und auch das Arbeiten und die Wartung aus der Ferne werden leichter. Doch für den Aufbau und die Validierung eines solchen Modells ist eine Vielzahl an erweiterten Prozessdaten der verschiedenen Bauteile nötig. Im Normalfall werden diese Daten über Sensoren erfasst und dann damit das Modell gefüttert. „Unsere Bremsen sind aber auch ohne zusätzliche Sensoren kommunikationsfähig und liefern Informationen direkt aus dem Bauteil“, erläutert Andreas Merz, Produktmanager bei mayr^® Antriebstechnik in Mauerstetten.

Kosten und Zeit sparen

Das Monitoring der mayr^® Sicherheitsbremsen erfolgt mit dem nachrüstbaren Modul ROBA^®-brake-checker, das in die Spannungsversorgung der Bremse geklemmt wird. Das Modul erkennt durch eine erweiterte Analyse von Strom und Spannung die Bewegung der Ankerscheibe und weiß, in welchem Zustand sich die Bremse befindet. Der ROBA^®-brake-checker leistet neben der Überwachung von Schaltzustand und kritischer Spulentemperatur auch eine präventive Funktionsüberwachung auf Verschleiß, Funktionsreserve und Fehler. In einer erweiterten Ausführung ist das Modul ROBA^®-brake-checker mit einer zusätzlichen Platine mit kundenspezifischer Schnittstelle (z. B. optisch, W-Lan, IO Link, Profibus, etc.) ausgestattet. Über diese Schnittstelle kann es Daten zu Schaltzeit, Strom, Spannung, Widerstand, Leistung und relativem Anzugsstrom liefern. Damit sind auch Verläufe auswertbar, Auffälligkeiten im Prozess lassen sich schnell erkennen und somit Schlüsse aus komplexen Zusammenhängen ziehen und auch die Integration in Fernwartungssysteme ist möglich. Alles in allem Vorteile – nicht nur für die vorausschauende Wartung, sondern in der Konsequenz auch, um Instandhaltungskosten zu senken und technische Defekte und Stillstandszeiten zu reduzieren.

Hallo Kupplung, wie geht es dir heute?

Und auch Wellenkupplungen von mayr^® Antriebstechnik können mehr als Drehmomente übertragen und Wellenversatz ausgleichen. “Wellenkupplungen sind wichtige Bausteine im Antriebsstrang. Sie sitzen sozusagen genau am Ort des Geschehens und sind damit prädestiniert für intelligente Monitoring-Konzepte“, erklärt Ralf Epple, Produktmanager bei mayr^® Antriebstechnik in Mauerstetten. „Dass diese ohnehin vorhandenen Bauteile nun „sprechen“ und Auskunft über ihren Zustand geben, bringt entscheidende Vorteile.“ Statt den Antriebsstrang mit aufwändigen Messflanschen oder ähnlichem zu ergänzen, sind die Kupplungen mit integrierten Sensoren ausgestattet. Das spart Platz und zusätzliche Komponenten. „Unsere drehmomentmessende Kupplung ROBA^®-DSM beruht auf der Standard-Stahllamellenkupplung ROBA^®-DS und kann somit in viele bestehende Anwendungen einfach integriert werden“, ergänzt Ralf Epple. Attraktiv ist dieser Ansatz gerade im Bereich der Prozessüberwachung, wo neben der Genauigkeit auch die Wirtschaftlichkeit eine wichtige Rolle spielt. „Wir grenzen uns damit bewusst ab zur hochwertigen Messtechnik und Messsystemen aus dem Prüfumfeld, die ein anderes Ziel verfolgen“, präzisiert Ralf Epple.

Smarte, vernetzte Kupplungen für die vorausschauende Maschinenwartung

Warum es im Prozess Vorteile bietet, zu wissen welches Drehmoment im Antriebsstrang anliegt, wird beispielsweise bei Mischanlagen besonders deutlich. In den Mischtrommeln bzw. Mischcontainern werden Feststoffe und/oder Flüssigkeiten vermengt. Mit der Information aus dem Antriebsstrang lässt sich frühzeitig eine Überlastung erkennen, beispielsweise wenn die Dosierung der verschiedenen Materialien nicht richtig passt. Die Sensorik der smarten Kupplungen hilft also dabei, Fehler und Ausfallzeiten zu reduzieren oder ganz zu vermeiden. Denn durch das Monitoring im Antriebsstrang besteht die Chance, vorausschauend zu handeln. Neben der Lebensdauer der Maschine steigt aber auch der Output. Und auch die Qualität des Endprodukts lässt sich verbessern, denn es besteht die Möglichkeit, die Beschaffenheit des Mischguts direkt anzupassen.

Datenerfassung passend zur Anwendung und Kosten-Nutzen-Relation

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie die Sensoren in die ROBA^®-DSM Kupplung integriert werden. Diese reichen von der Messerfassung über Dehnmessstreifen (DMS) in Hülsen oder Flanschen bis hin zu optischen oder magnetorestriktiven Systemen. Die Implementierung ist von Fall zu Fall unterschiedlich und hängt im Wesentlichen von der jeweiligen Kundenanwendung und dem Budget ab. Die Erfassung und Speicherung der Daten für die Auswertung erfolgt ebenfalls über unterschiedliche Systeme.

Generell gilt: mayr^® Antriebstechnik wählt die Sensoren so, dass sie die mechanischen Eigenschaften der Kupplung, also z. B. Steifigkeit, maximale Momente und Versätze, nicht beeinflussen bzw. die Art der Sensoren für die jeweilige Anwendung eine untergeordnete Rolle spielt. Deshalb fixiert sich das Unternehmen nicht auf ein Messsystem bzw. einen Sensortyp. Dazu sind die Anwendungen zu unterschiedlich. Denn nicht jede Anwendung benötigt die gleichen Daten und die gleiche Sensorik. Hier sollten auch immer die Kosten im Blick behalten werden. Im Bereich der Prozessüberwachung bzw. Analyse ist der Mehrpreis häufig ein Entscheidungskriterium, ob gewisse Prozesse überwacht werden oder nicht. „Hier spielt die Abstimmung mit den Kunden eine wichtige Rolle“, ergänzt Ralf Epple. „Wir bieten nicht nur die verschiedenen Systeme an, sondern verfügen auch über die nötige Erfahrung um entsprechend neutral beraten zu können.“

Quelle: antriebstechnik, Ausgabe 3/2022, Seite 10ff