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Was bedeutet Conditioin Monitoring bei Energieketten?

In diesem speziellen Fall widme ich mich dem Begriff der Zustandsüberwachung oder wie es im Englischen heißt: Condition Monitoring, z. B. von Kraftwerten. Denn wie kann es anders sein, heißt diese Technologie bei igus (Hersteller von Energieketten) i.Sense (Bereich von smart plastics) und leitet sich von fühlen/erspüren ab. Wir fanden den Namen ganz passend, da die Zustandsüberwachung genau diese Funktion hat: das Erspüren von Fehlfunktionen. i.Sense nimmt Fehlfunktionen eines Gleitlagers, einer Leitung oder einer Energieführungskette wahr und meldet diesen Fehler. Wahlweise kann der Teil der Maschine mit dem Produkt, bei einem Fehler, auch direkt angehalten werden, um schwere Folgeschäden zu verhindern. Damit werden vor allem Schäden sowie Stillstandzeiten durch den Maschinenstillstand vermieden, was den Instandhalter von Großanlagen freut.

Was heißt Energiekette bei igus?

Wie bereits im ersten Absatz erwähnt, ist die Bedeutung von iSense aus dem Englischen abgeleitet und bedeutet „ich fühle“. Ein Mensch als Betreiber einer Anlage fühlt natürlich über seine Sinne, quasi die Messtechnik mit den Daten (Sensordaten). Ganz normale Standard- oder Lagerprodukte haben standardmäßig leider keine Sinne und fühlen somit auch keinen Verschleiß oder Veränderung, falls diese vorliegt. i.Sense gibt den igus Produkten eine beschränkte, aber ausreichende Menge an Sinnen, um „Gefühle“ zu entwickeln. Klingt ein wenig nach Science Fiction, ist es aber nicht. In diesem Fall soll ja die Maschine das Erfühlen eines einfachen Fehlers übernehmen. Der schnellste Weg einem Spritzgussteil eine Wahrnehmung zu verleihen, ist durch Sensoren. Diese werden am Produkt befestigt oder sind bereits integriert. Diese Zustandsüberwachungssensoren nehmen bei der Energieführungskette z. B. Zugkräfte oder Schubkräfte am beweglichen Teil, dem Mitnehmer, der e-kette wahr. Welche Technologien es aktuell im iSense Bereich gibt, zeigt der nächste Abschnitt.

Die Produkte

An den Produktnamen kann man direkt die Funktion und dessen Verwendung erkennen. Das EC steht für energy chain und das CF bezieht sich auf die unkonfektionierte Leitungen → chainflex®.

Die Buchstaben an der 2. Stelle des Produktnamens erklären sich wie folgt:

P = Pull force (Zugkraft)

B = Break detection (Brucherkennung)

Q = Quality

EC.P: Zug- Schubkraftmessung an der Energieführungskette

• Misst die Zug- und Schubkräfte der e-kette
• Empfiehlt die Außerbetriebnahme der Anlage bei Überschreitung einer Kraftgrenze

EC.B: Brucherkennung an der Energieführungskette

• Erkennt Kettenbruch im Anfangsstadium
• Verhindert Überbelastung und nachfolgende Systemausfälle

CF.P: Zugkraftmessung an den Leitungen in der Energieführungskette

• Misst die Kräfte direkt an der Zugentlastung
• Löst bei zu großen Kräften über den Öffnerkontakt den Stillstand aus, positionsgenau unter Berücksichtigung der Verschiebekräfte

CF.Q: Funktionsmessung der Leitungsqualität

• In Leitung integriert, keine Messleitung nötig
• Paketverluste werden rechtzeitig erkannt
• Alarmierung über Öffnerkontakt oder Netzwerk

Der intelligente Knotenpunkt im Schaltschrank

Das weiterentwickelte i.Sense:modul II bietet Ihnen eine Vielzahl von neuen Möglichkeiten und Anwendungsszenarien zur smarten Zustandsüberwachung. Ganz konkret können vier Zustandssensoren gleichzeitig mit nur einem Schaltschrankmodul verbunden werden, was eine erhebliche Platz- und Kosteneinsparung bedeutet. Und zwar nicht nur im Schaltschrank, sondern auch in der Kette selbst, da nur noch eine Leitung für jeweils vier Sensoren geführt werden muss.

Neben diesen direkt spürbaren Verbesserungen bietet das neue Modul nun auch eine Vielzahl von typischen Industrie 4.0-Use Cases und Anwendungen wie Remote-Resetting per WLAN oder SMS oder auch der SMS / E-Mail Alarmfunktion bei Bewegungsanomalien der Energieführung. Besonders vielfältig wird es bei der Auswahl des Kommunikationsweges für Konfiguration und Datendownload mit dem i.Sense:modul II. Neben den stationären Anschlüssen per USB- oder LAN-Kabel kann dies auch komplett over-the-air via WLAN oder Bluetooth mit jedem herkömmlichen Mobile Device durchgeführt werden.

Für weitere Information zum Bereich Zustandsüberwachung, Condition Monitoring oder wie wir es nennen i.Sense, ist der igus Webauftritt immer die beste Informationsquelle, denn das Programm von i.Sense wächst stetig weiter.

Condition Monitoring im Einsatz in Hafen- und Krananlagen: Intelligente Sensorik führt zu längerer Lebensdauer

Schwere Lasten, lange Einsatzzeiten, unterschiedlichste Witterungsbedingungen – Krane in Hafenanlagen müssen Höchstleistungen bringen. Wo Termindruck herrscht und Sicherheit gewährleistet sein muss, machen intelligente Konzepte zum permanenten Condition Monitoring am meisten Sinn. Die Energieketten sorgen zwar bereits in über Tausend Hafenanlagen weltweit für eine sichere Leitungsführung bei verschiedenen Reach-Stacker- und Spreader-Modellen und bei Schüttgutumschlag- und Werftkranen. Auch lange Verfahrwege, wie bei Ship-to-Shore-Kranen oder ASC-Staplern mit hoher Geschwindigkeit, können realisiert werden. Trotzdem bringt ein Condition Monitoring System gerade auf sicherheitskritischen Verfahrenwegen noch mal einen immensen Mehrwert für den Hafen- oder Kranbetreiber.

Denn z. B. mit EC.P werden permanent die Zug-/ Schubkräfte an der e-kette überwacht. Werden die Kräfte überschritten, erkennt das der Sensor, meldet es und schaltet ggf. die Anlage ab, um teure Folge- oder Totalschäden zu verhindern. In der Praxis im Hafen kann dies dann folgendermaßen aussehen: Aufgrund von einem plötzlichen Kraftanstieg an einer der überwachten Energieführungen am Containerkran schaltet das installierte EC.P blitzschnell die Anlage ab. Und das ist auch gut so: Denn oftmals werden Schutzbleche oder ähnliche Teile in der Rinne vergessen und blockieren so den Verfahrweg entscheidend. Jeder weiterer Bewegungsversuch der Energieführung würde das ganze System demolieren. Somit kann durch das schnelle Abschalten der Anlage ein Totalausfall und massiver Verlust für den Anlagenbetreiber vermieden werden.

Zusammenfassend sehen die Vorteile unserer Lösungen folgendermaßen aus:

▲ Tech up

• Verlängerung der maximalen Lebensdauer
• Erhöhung der Gesamtanlageneffizienz
• Einbindung in Industrie 4.0- / IIoT Konzepte

▼ Cost down

• Wartungskosten senken durch frühzeitige Warnungen
• Ungeplante Ausfallzeiten eliminieren
• Platzsparendes Design – geringere Bauhöhe

Bewegliche Energieketten für Roboter

Um eine sichere und wartungsarme Energieführung, für die teilweise sehr komplexen Bewegungen eines Industrieroboters zu gewährleisten, bedarf es auch die dazu passende Energieführungskette und Leitung. Mit dem triflex® R Produktprogramm deckt igus genau diese Komplexität ab. Es wird für nahezu jeden Roboter eine optimale und individuelle Lösung angeboten. Durch eine große Vielfalt an Zubehörteilen ist das triflex® R Energiekettensystem auf viele Anwendungen und unterschiedlichste Bewegungen eines Roboters adaptierbar.

igus bietet mit dem kostenlosen Online-Tool "Quick Robot" die Möglichkeit, in wenigen Sekunden die passende Konfiguration zur Energieführung zu wählen. Der Konfigurator gibt eine bildliche Darstellung der Produkte am Roboter und eine Stückliste über das benötigte Material aus.

Sämtliche igus® Robotik-Komponenten werden im werkseigenen Labor getestet und seit vielen Jahren in anspruchsvollen Anwendungen zuverlässig eingesetzt. Dazu zählen unter anderem:

• Rückzugsysteme
• Roboterleitungen
• Energieführungen für Achsen und Zubehör für Achsen
• Schlauchpakete
• Anschlusselemente für Energieketten

Igus' primäres Ziel ist es, die gesamte Energiezuführung im Bereich Robotertechnik sicher zu gestalten. Hier konzentriert igus sich nicht nur auf den mechanischen Schutz, sondern betrachtet die gesamte Anwendung inklusive der speziell für den Einsatz am Roboter entwickelten Leitungen. Dieses Angebot deckt igus mit chainflex® (Leitungen für bewegte Anwendungen) sowie readycable® (konfektionierte Leitungen) ab. Neu im Markt ist die TRX Energiekette, welche teleskopierbar, vierdimensional und platzsparend ist. Durch den Teleskop-Mechanismus bewirkt sie einen Rückzugsweg von bis zu 40 Prozent. Mit der TRX Energiekette können Gewicht und Kosten gespart sowie Schlaufenbildungen reduziert werden - ein innovatives Produkt im Bereich Kabelschutzsysteme.

3D Energieketten bei Industrierobotern im Flugzeugbau

Einem Unternehmen aus dem Flugzeugbau ist es gelungen, das Nieten zu automatisieren. Die Mehrachsroboter stehen bei einem großen Flugzeugbauer links und rechts neben dem aufgebockten Flugzeugrumpf in der Fertigung. Sie sind auf Plattformen montiert, die sich über Lineareinheiten in mehrere Meter Höhe fahren lassen. In der richtigen Höhe angekommen, bewegt sich der Roboter über sechs Achsen millimetergenau zum Arbeitspunkt. Er bohrt ein Loch ins Metall, fräst eine Senke für den Nietkopf, saugt den Staub ab, trägt Dichtmittel auf und setzt die Niete.

Steckbrief/Übersicht

• Was wurde benötigt: 3D-Energiekettensystem igus triflex R mit Rückzugsystem triflex RSE, twisterchain
• Anforderungen: Anzahl und Gewicht der Leitungen reduzieren, Ausfallzeiten und Kabelbrüche vermeiden
• Branche: Aerospace, Flugzeugbau
• Erfolg: Durch triflex 3D-Leitungsführungen erreichen die Roboter eine bessere Beweglichkeit, was zur Einsparung von Montagezeiten führt

Problem

Für die Mehrachsroboter suchte das Unternehmen aus dem Flugzeugbau nach einem geeigneten Lösungsansatz für die Energiezuführung. Das Problem lag allerdings darin, eine Leitungslösung zu finden, die zugleich zuverlässig, widerstandsfähig und vertrauenswürdig ist. Erschwerend kam eine hohe Anzahl und ein daraus resultierendes hohes Gewicht der zu führenden Leitungen dazu. Die Werkzeuge am Endeffektor der Roboter sind mit zahlreichen Energie-, Pneumatik- und Datenleitungen verbunden. Diese Leitungen müssen den Verrenkungen des Arms auch in hohem Tempo perfekt folgen können. Das Unternehmen hatte in der Vergangenheit konventionelle Wellrohre in Benutzung, die sich aber nicht als effizienter Lösungsansatz entpuppten. Durch die schnelle Abnutzung durch Reibung sind sie an vielen Stellen gebrochen, was im Betrieb zum gesamten Austausch des Rohres inklusive Leitungsdemontage geführt hätte. Die Folge daraus: mehrere Tage Maschinenstillstand.

Lösung

Das Unternehmen entschied sich für das igus triflex-Sortiment. Die schlauchähnlichen Schutzkäfige aus verschleißfestem Kunststoff folgen selbst den extremsten 3D-Bewegungen von Industrierobotern. Die Leitungen und Kabel sind geschützt vor mechanischem Stress durch Zuglast, Verdrehungen und Ausdehnung. Mit dem triflex RSE Rückzugssystem bewegen sich die Energieketten dicht am Arm und schlagen so nicht an das Flugzeug. Gelangt der Roboterarm nach einer Bewegung in seine Ausgangsposition zurück, zieht das mechanische System die Kette zurück. Dem Roboterarm wird vollste Bewegungsfreiheit garantiert, ohne dass Teile der Kette aneinander reiben oder sich Schlaufen bilden. Sollte ein Kettenglied das Ende der Lebensdauer erreichen, so ist ein schneller und problemloser Austausch möglich.

Am Roboterarm findet mit der twisterchain ein weiteres Energieführungssystem von igus Anwendung. Es schützt Leitungen vom Fuß des Roboterarms bis zur ersten Achse und bewegt sich dabei in einer Führungsrinne. Dreht sich der Roboterarm, faltet sich die Kette so, dass sich der Obertrum der Kette auf den Untertrum legt.

Auf diese Weise wird eine kreisförmige Bewegung von bis zu 540° bei Geschwindigkeiten von bis zu 1 m/s realisiert. Die twisterchain ist extrem verschleißfest und die nachgewiesene Lebensdauer liegt bei über einer Million Zyklen.

Weiterführende Informationen zum Unternehmen igus: Die Firma wurde 1964 gegründet. Jörg Ottersbach ist momentan Leiter des Geschäftsbereichs e-ketten®. Weitere Produkte, die igus verkauft sind z. B. Gleitlager, Kugellager, Steckverbinder, Linearführungen und Portalroboter.

Die igus plug-in e-chain® Familie ist eine einzigartige, vollständige Baugruppe für Ihre individuelle Aufgabenstellungen. Wenn eine e-kette steckbar werden soll, müssen viele Einzelteile eingekauft, zusammengefügt, getestet und dokumentiert werden. In der Regel treten Sie mit unterschiedlichen Lieferanten in Kontakt und benötigen Spezialwerkzeug für die durchzuführenden Arbeiten. Daher sind diese Aufgaben nicht nur zeitaufwändig und arbeitsintensiv, sondern können meistens nur von qualifiziertem Fachpersonal durchgeführt werden. Die readychain® als Baugruppe bedeutet: eine Bestellnummer, ein Liefertermin, ein Wareneingang, eine Rechnung! Darauf aufbauend bietet die plug-in e-chain Familie eine optimierte Schnittstelle: ein Stecker und absolute Verstecksicherheit.

Die Beschaffung einer bei igus individuell gefertigten Baugruppe, readychain® genannt, ist eine sehr gute Möglichkeit für Ihre Prozessoptimierung. Daher folgen diesem Beispiel seit Jahren zahlreiche namhafte Kunden und Global Player. Als großen Sprung nach vorne hat igus in den vergangenen Jahren direkt steckbare Energiekettenlösungen kontinuierlich weiterentwickelt. Mit solch optimierten Einheiten sparen Sie schnell über 80% der üblichen Montagezeit.

Passend zu Ihrer Anforderung unterstützt einer von 30 erfahrenen Projektmanagern Sie bei der Definition und der Auslegung der Schnittstelle. Dazu definieren Sie den funktionalen Umfang, die Bestückung Ihrer einbaufertigen Komponente und wählen anschließend die passende plug-in e-chain® aus.

Produktfamilie im Überblick

Neben der bewährten readychain® speed und der aktuellen Ausführung mit Module Connect steht Ihnen ab sofort, für kleine Anwendungen, die readychain® micro-speed als einsteckbare Lösung zur Verfügung.

Im Vergleich zu einer herkömmlich konfektionierten Energiekette ist eine plug-in e-chain® garantiert die einfachste Steckmöglichkeit für individuelle Kundenanwendungen. Die Zugentlastung der Leitungen sowie Dichtung am Stecker bzw. Schnittstelleneingang ist bereits integriert. Mühselige, zeitaufwändige Schritte für das Sortieren nach Beschriftung und des Steckens von einzelnen Steckern entfallen. Dabei ist eine plug-in e-chain® absolut verstecksicher, denn es gibt nur noch eine Steckmöglichkeit. Die gesamte Schnittstelle ist optimal in einem Bereich und im Servicefall ermöglicht dies eine spürbare Einsparung in der Montagezeit, denn es gilt: alte Kette abstecken, neue Kette einstecken, loslegen!

Entdecken Sie weitere Neuheiten für den Produktbereich readychain oder besuchen Sie unseren neuen Module Connect Shop.