Der Betriebsleiter 4/2020

FERTIGUNGSTECHNIK Unter

FERTIGUNGSTECHNIK Unter Aufsicht altern Vorausschauende Wartung für Kabel Auch ein Kabel kann mal brechen, vor allem, wenn es im Laufe der Jahre zigtausendfach bewegt wird. Aber wann ist der richtige Zeit- punkt für den Austausch? Lapp hat nun eine Technologie entwickelt, die die Alterung des Kabels verfolgt. Predictive Maintenance, die vorausschauende Wartung, ist die Anwendung von Industrie 4.0, die es bereits zu einer weiten Verbreitung geschafft hat. Sie ersetzt die reaktive Wartung, bei der das Teil ausgetauscht wird, wenn die Maschine bereits streikt – denn das kann teuer werden. Auch die vorbeugende Wartung, bei der Teile prophylaktisch ersetzt werden, obwohl sie noch funktionieren, ist nicht ideal, denn auch das ist Geldverschwendung. Die vorausschauende Instandhaltung dagegen nutzt Sensordaten, um daraus Rückschlüsse auf die tatsächliche Alterung des Teils zu ziehen und den günstigsten Zeitpunkt für den Austausch zu ermitteln. Auch für Verbindungssysteme gibt es schon Lösungen, die aber nicht besonders überzeugend sind. Entweder benötigen sie spezielle Kabel mit einem Opferdraht oder zwei Boxen, die am Anfang und am Ende der Leitung angedockt werden. „Wir wollten eine Lösung anbieten, die sich meldet, bevor eine Leitung ausfällt“, sagt Guido Ege, Leiter Produktentwicklung und -management bei Lapp. Und die ohne die genannten Nachteile auskommt. Prognose für Ethernet-Leitungen Beim Thema Predictive Maintenance hat Eges Team mit der industriellen Datenkommunikation begonnen. Ethernet-Leitungen haben einen komplexen Aufbau und zeigen mit ihren Hochfrequenzeigenschaften spezielle Fehlercharakteristika, daher eignen sie sich besonders für eine solche Prognose. Der schleichende Prozess fängt mit einer gebrochenen Abschirmung an, was zu erhöhten EMV-Störungen führt. Brechen Litzen, nimmt die Dämpfung zu und die Datenrate sinkt. Bei komplettem Aderbruch fällt die Kommunikation schließlich ganz aus. Ziel war es, den optimalen Austauschzeitpunkt einer Leitung vorauszuberechnen und damit den Zeitpunkt des Tauschs so zu planen, dass die Produktion möglichst wenig gestört wird. Die voraussichtliche Lebensdauer wird aus den Veränderungen der Übertragungseigenschaften errechnet. Dabei sind Ethernet-Leitungen nur der Anfang. Im nächsten Schritt sollen auch stromführende Leitungen überwacht werden. Lösung ohne Opferadern Das Messprinzip von Lapp kommt ohne Veränderung des Leitungsaufbaus aus, also ohne zusätzliche Mess- oder Opferadern im Kabel, die einen erhöhten Aufwand bei der Installation bedeuten. Die Vorhersage basiert allein auf einem Protokoll und einem speziellen Algorithmus. So ist auch ein Retrofit bestehender Anlagen möglich. Die Messung und Auswertung erfolgt in der so genannten PMBx (Predictive Maintenance Box). Sie wird in die Ethernet-Leitung eingebracht und überwacht das Leitungsstück zwischen Anwendung und PMBx. Die Datenpakete laufen ohne merkliche Verzögerung vom einen Ethernet-Port zum anderen. Für eine angeschlossene SPS ist die PMBx unsichtbar, sie hat keinen Einfluss auf die Datenübertragung. Sie eignet sich damit auch für bestehende Anlagen, ohne dass Änderungen an der Software der SPS notwendig sind. Am Ende dieser Berechnung steht der Lapp Predictive Indicator, ein Mix aus übertragungsrelevanten Parametern. Dieser erlaubt auch Plausibilitätsprüfungen und minimiert Fehlinterpretationen von Messwerten. Für seine Energiekettenleitungen hat Lapp im hauseigenen Testzentrum Messwerte im Big-Data-Ansatz gesammelt und anschließend durch mathematische Algorithmen analysiert. Die resultierenden Parameter werden dann mit den Daten des Kunden in der PMBx im laufenden Betrieb zum Lapp Predictive Indicator verrechnet. Besser vorhersagen mit Machine Learning Derzeit prüft Lapp die Anwendung von Machine-Learning-Ansätzen, um die Vorhersagequalität des Algorithmus deutlich zu steigern. Je mehr Daten es gibt, umso genauer wird die Vorhersage. Zukünftig soll die Restlebensdauer abhängig vom Bewegungsprofil der Leitung berechnet werden. So lässt sich der passende Austauschzeitpunkt besser planen: Der Instandhalter lässt sich einplanen, das Ersatzbauteil rechtzeitig bestellen und der Austausch kann in einen Zeitraum gelegt werden, in dem die Maschine ohnehin nicht läuft, zum Beispiel während einer Umrüstung oder zeitgleich mit anderen Wartungsarbeiten. „Wir freuen uns, jetzt mit Pilotkunden in erste konkrete Umsetzungen zu starten“, sagt Susanne Krichel, Business Development IoT bei Lapp. Im nächsten Schritt solle ein passendes Geschäftsmodell entwickelt werden. Bild: Lapp www.lappkabel.de 8 Der Betriebsleiter 04/2020 www.derbetriebsleiter.de

FERTIGUNGSTECHNIK Mit acht Schrauben zum kartesischen Raumportal Nicht mehr als zwei Linearmotor-Achsen, ein Linearmotor-Modul sowie acht Schrauben und zwei kleine Schleppketten braucht der Systemintegrator Jung Antriebstechnik u. Automation (JA2) für die Realisierung seiner dreiachsigen Raumportale. So entstehen mit wenigen Handgriffen und minimalem Konstruktionsund Programmieraufwand platzsparende Systemlösungen für hochdynamische Handhabungs-, Prüf- und Montageprozesse. Sie lassen sich einfach bedienen und bewegen Gewichte bis 2 kg. Die neuen kompakten Raumportale basieren auf der Kombination von zwei HighDynamic-Linearmotor- Achsen des Typs HA02-37S und einem HighDynamic- Linearmotor-Modul der Baureihe HM01. Abgesehen davon, dass alle Einheiten mit Einkabel-Technologie ausgestattet sind und die beiden verwendeten HA02-37S dank einer neuen Servomotoren- Generation außergewöhnlich kurz bauen, stellt Geschäftsführer und Chefentwickler Wilhelm Jung für die Konstruktion seiner Portallösungen das übliche lineartechnische Bewegungsprinzip „Aktuator bewegt, Führung steht“ auf den Kopf. Aufgrund dieser kinematischen Umkehrung benötigt das gesamte System nur zwei Kabelschleppketten – also eine weniger als man erwarten würde. www.ja2-gmbh.de Cobot-Assistenz in der Montage Schwere körperliche oder monotone Arbeiten werden in der Industrie zunehmend von kollaborativen Robotern übernommen. Das Fraunhofer IEM unterstützt insbesondere kleine und mittlere Unternehmen, die Cobots flexibel und kostengünstig einzusetzen. Dafür arbeitet das Forschungsinstitut mit RK Rose+Krieger als Komplettanbieter für Komponenten und Systemlösungen für die Automatisierungstechnik zusammen. Gemeinsam stellen sie eine Lösung für die Cobotunterstützte Montage vor. Ein auf zwei zusätzlichen Bewegungsachsen montierter Assistenzroboter identifiziert eigenständig Bauteile auf einem Montagearbeitsplatz und unterstützt die Mitarbeiter beim Abtransport. Außerdem vermisst und klassifiziert er die Bauteile und führt automatisch eine Qualitätsüberwachung durch. „Mitarbeiter in der Montage erhalten einen intelligenten Assistenten, der ihnen unnötige Laufwege abnimmt und ein zusätzliches Auge auf die Arbeitsergebnisse wirft. So stellen wir uns die ideale Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine vor“, sagt Dr.-Ing. Christian Henke, Abteilungsleiter am Fraunhofer IEM. Die Montage-Cobots können flexibel und ohne Programmierkenntnisse für neue Arbeitsaufträge eingerichtet werden. www.iem.fraunhofer.de Modernisierung einer Anlage für das Späne- und Schneidöl-Handling In zwei Werkshallen der Voswinkel GmbH produzieren 33 Drehautomaten Komponenten für Hydraulik-Armaturen, Kupplungen und Rohrsysteme. Dabei fallen große Mengen von Spänen und Schneidöl an, die zentral abtransportiert werden bzw. gereinigt werden müssen. In einem komplexen Modernisierungsprojekt, für das die Kabelschlepp GmbH Hünsborn verantwortlich zeichnete, wurde innerhalb von drei Wochen die bestehende Anlage für das Handling von Spänen und Schneidöl komplett modernisiert, automatisiert und alle Gewerke – egal ob alt oder neu – über eine neue zentrale Steuerung vernetzt. „Wir wollten das alte System behutsam an die neuen Bedürfnisse anpassen“, erläutert Thomas Stein, Industrial Engineer bei der Voswinkel GmbH. „Wichtig war uns dabei, dass wir alles aus einer Hand erhielten – auch die Koordination mit weiteren Zulieferern sollte komplett über Kabelschlepp erfolgen.“ Neben mehreren neuen Förderern entschied Voswinkel sich, auch in eine neue Bandfilteranlage zu investieren. „Der zeitliche Aufwand für den Betrieb und die Wartung der Anlage hat sich wesentlich verringert, seitdem wir alle Bestandteile über das zentrale Terminal überwachen und steuern können“, schildert Thomas Stein. www.kabelschlepp.de www.ruwac.de www.derbetriebsleiter.de Der Betriebsleiter 04/2020 9