Maschinenausfälle vermeiden: Der sHub und das Motor-Feedback-System EDS/EDM35 führen Messwerte von der Beschleunigung des MEMs sowie der Geschwindigkeit und Position des Motor-Feedback-Systems zusammen. (Bild: Sick)
Im Zentrum einer jeden hochproduktiven Anlage steckt ein Antriebssystem, welches die Prozesse hochdynamisch und präzise antreibt und regelt. Im Abfüllprozess für Getränkekartons arbeiten vier Servomotoren der Baureihe AM807x in Kombination mit dem Beckhoff Hochleistungs-Multiachs-Servosystem AX8000 in kurzen Taktzeiten und hohen Beschleunigungen bei einer hohen Motorleistung. Aufgrund der vorgespannten Zahnriemen werden die Kugellager der Antriebsmotoren stark belastet. Die Zustandsüberwachung dieser Komponenten und Funktionen ermöglicht Lösungen für die vorausschauende Wartung, die die Maschinenzuverlässigkeit erhöhen (weniger ungeplante Stopps) und Möglichkeiten zur Optimierung der Produktionsplanung schaffen können.
Das einzige wartungsintensive Bauteil eines Servomotors ist das Kugellager. Analysen zeigen, dass ein erheblicher Anteil der Ausfälle von Servomotoren auf beschädigte Kugellager zurückzuführen ist. Um diesen beginnenden Ausfall frühzeitig zu erkennen, können die Stöße auf das Motorgehäuse mit extern angebrachten und separat verdrahteten Piezosensoren gemessen werden. Leider können diese externen Sensoren versehentlich beschädigt werden, und die Installation nimmt einige Zeit in Anspruch.
Eine integrierte Lösung konnte gemeinsam mit Sick erarbeitet werden. Dabei werden unter anderem kapazitive Messaufnehmer (MEMs) innerhalb des Servomotors verbaut. Die sHub-Lösung aus Sensoren in Kombination mit dem EDS/EDM35-Feedback über Hiperface DSL von Sick kommt zum Einsatz. Äußerlich ist dieser smarte Servoantrieb also nicht von einem Standardbauteil zu unterscheiden. Die Kombination des sHub mit dem Motor-Feedback-System EDS/EDM35 ermöglicht die Zusammenführung der Messwerte von der Beschleunigung des MEMs sowie der Geschwindigkeit und Position des Motor-Feedback-Systems. Somit ist es möglich, jeden Stoß einer hochaufgelösten mechanischen Position zuzuweisen. Eine zusätzliche Verkabelung wird nicht erforderlich, da sämtliche Daten vom Servomotor über die Einkabeltechnik OCT übertragen werden. „Ein entscheidender Vorteil für die nachgelagerte Datendiagnose ist die zum Reglertakt synchrone Datenerfassung von Vibration, Geschwindigkeit und Position im Antrieb“, berichtet Clemens Bitsch, Business Development, Sick AG.
Kugellagerausfälle vorhersagen
Der einfach zu installierende Sick sHub mit dem bereits integrierten Beschleunigungssensor ermöglicht in Kombination mit einem Wegaufnehmer die Implementierung der Lösung innerhalb des Servomotor-Gehäuses, ohne zusätzlichen Platzbedarf. Zudem sind die Sensoren und die Elektronik vor Feuchtigkeit geschützt verbaut. Die Datenübertragung erfolgt über nur ein Kabel auf den Beckhoff-Servoverstärker, welcher über Ethercat die Prozessdaten je nach Anwenderwunsch aufbereitet, verarbeitet und an die übergeordnete Twincat-Steuerung zur Analyse weitergibt. „Wir können Kugellagerausfälle vorhersagen und über unseren Service den Kunden eine Handlungsempfehlung aussprechen oder selbst durchführen, je nachdem für welches Servicekonzept sich der Kunde entschieden hat“, erklärt Davide Borghi, Manager of Data Processing & Analytics for Equipment bei Tetra Pak.
