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KEM Konstruktion 07-08.2019

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Trendthemen: Digitalisierung, Industrie 4.0, Predictive Maintenance; KEM Porträt: Andreas Fuchs, Geschäftsführer Vertrieb/Marketing, August Mink; KEM Perspektiven: Vorausschauende Wartung unter Aspekten künstlicher Intelligenz

ANTRIEBSTECHNIK GETRIEBE

ANTRIEBSTECHNIK GETRIEBE Smarte Getriebe mit integriertem Sensormodul und IO-Link-Schnittstelle für die digitalisierte Antriebstechnik Volle Industrie-4.0-Konnektivität Im Rahmen der Hannover Messe 2019 hat Wittenstein Alpha als erster Komponentenhersteller serienmäßig verfügbare, smarte Getriebe vorgestellt. Sie besitzen ein integriertes Sensormodul mit IO-Link-Schnittstelle und bieten so volle Industrie-4.0-Konnektivität. Sie sind in der Lage, Größen wie Temperatur, Vibrationen, Betriebsdauer oder Einbaulage direkt im Getriebe zu erfassen, zu speichern, auszugeben sowie in integrierten Logikfunktionen zu verarbeiten. Nicht nur für das Condition Monitoring ergeben sich hieraus völlig neue Perspektiven. Michael Herkert, Produktmanager, Wittenstein Alpha GmbH, Igersheim Produkte und Antriebslösungen von Wittenstein werden zunehmend smarter und um digitale Services ergänzt; im Bild: das neue smarte Planetengetriebe von Wittenstein Alpha Mechatronische Antriebssysteme mit sensorischer, dezen - traler Intelligenz, die Informationen eigenständig erfassen, logisch auswerten, intern speichern und über standardisierte Schnittstellen und Protokolle kommunizieren können, sind eine wesentliche Voraussetzung für die Umsetzung des Industrial Internet of Things (IIoT). Wittenstein bündelt die Gesamtheit dieser smarten Ausstattungsmerkmale und Funktionalitäten mit der ergänzenden Getriebebezeichnung Cynapse – und öffnet dadurch der bislang rein mechanischen Komponente Getriebe das Tor in die digitale Antriebswelt. IIoT-Konnektivität industriegerecht integriert Die Alpha Premium Line ist die erste Getriebebaureihe von Wittenstein mit Cynapse-Funktionalität. Physisch umgesetzt wird diese durch ein kompaktes Modul mit einem Temperatursensor, einem 3-Achs-Beschleunigungssensor, einem Mikrocontroller sowie einer IO-Link-Schnittstelle. Das Modul ist formschlüssig, elegant und industriegerecht in das Getriebe integriert – d. h. kein außen aufgestecktes Bauteil und kein Risiko von Beschädigungen im eingebauten Zustand. Dadurch gibt es auch äußerlich keinen für die Maschinenintegration relevanten Unterschied zwischen den Alpha-Premium-Line- Getrieben mit und ohne Cynapse – existierende Konstruktionslösungen können unverändert bestehen bleiben, da die Getriebe in der Bauform, in der Größe und in der Kontur identisch sind. Durchgängige Transparenz Konnten Getriebe bislang nicht kommunizieren, haben sie jetzt erstmals „etwas zu sagen“. Die smarten Getriebe mit Cynapse können Einflussgrößen aus dem Prozess sowie dem Einsatzumfeld identifizieren, messen, an die Maschinensteuerung senden sowie mit Applikationen auf IIoT-Plattformen austauschen. Dynamische Produktinformationen wie Lebens- und Betriebszeit, Temperatur, Beschleunigung, Vibra - tionen oder Einbaulage liefern Einblicke in den aktuellen Betriebsstatus und gewährleisten eine durchgängige Transparenz im Antriebsstrang bis zum Abtrieb des Getriebes. Möglicherweise problematische Zustandsdaten wie beispielsweise eine falsche Einbaulage oder unzulässige Temperaturen können dadurch frühzeitig erkannt und behoben werden, bevor es zu einem Schadensfall kommt. Darüber hinaus speichern und kommunizieren die smarten Getriebe auch statische Informationen der Produktidentität, z. B. die Seriennummer. Dies hilft im Servicefall, wenn nach vielen Jahren Betriebszeit ein außen aufgebrachtes Typenschild nicht mehr lesbar oder nicht mehr vorhanden sein sollte. Bild: Wittenstein Dezentrale Logik übernimmt Überwachung Einen wichtigen Teil der Cynapse-Intelligenz bilden die integrierten Logikfunktionen. Sie ermöglichen es den smarten Getrieben, in Eigenregie intelligente Überwachungsaufgaben auszuführen und beispielsweise Ereignisse zu zählen, zu interpretieren oder definierte 38 K|E|M Konstruktion 07/08 2019

GETRIEBE ANTRIEBSTECHNIK Bild: Wittenstein Michael Herkert, Produktmanager bei der Wittenstein Alpha GmbH, Igersheim Bild: Wittenstein Smarte Getriebe verfügen über ein integriertes Sensormodul mit IO-Link-Schnittstelle und sind so in der Lage, Größen wie Temperatur, Vibrationen, Betriebsdauer oder Einbaulage direkt im Getriebe zu erfassen, zu speichern, auszu - geben sowie in integrierten Logikfunktionen zu verarbeiten Schwellwerte zu überwachen. Sind Vibrationen im Rahmen des Prozesses noch zulässig oder lässt eine Überschreitung des Grenzwertes auf Probleme im Antriebsstrang oder der Applikationen schließen? Ist eine Erwärmung über eine bestimmte Temperatur hinaus tolerierbar, oder muss sie beispielsweise in lebensmittelverar - beitenden Prozessen auf jeden Fall vermieden werden? Darf ein Schneckengetriebe in der aktuellen Einbaulage betrieben werden, oder ist die eingefüllte Ölmenge zu gering, um eine ausreichende Schmierung zu gewährleisten? Solche und ähnliche Fragen können smarte Getriebe eigenständig beantworten, in dem sie die sensorischen Informationen intern auswerten, die Ergebnisse melden und beispielsweise das Anlaufen eines falsch eingebauten Getriebes verhindern oder eine Wartung anfordern. Mögliche Ausfallursachen wie Überhitzungen, Überlastbetrieb, Lagerschäden oder Einbaufehler lassen sich so im Rahmen einer zustandsorientieren, vorbeugenden Instandhaltung zuverlässig erkennen. Dies gewährleistet eine verbesserte Verfügbarkeit des Antriebsstranges, trägt entscheidend zur optimalen Verfügbarkeit und Produktivität der Maschine bei und vermeidet zuverlässig mögliche Folgeschäden im Antriebsstrang oder in der Maschine. Darüber hinaus sind die Daten auch zur Lebenszyklusanalyse des Getriebes nutzbar – das smarte Getriebe legt sie hierfür per Datenlogger im internen Eventspeicher ab und erstellt zudem eine jederzeit abrufund auswertbare Ereignis-Historie. betrachtungen können die Transparenz im Servoantrieb – und damit dessen Verfügbarkeit – weiter verbessern. Konsequente Digitalisierung der Produktwelt Mechanische Standardkomponenten werden smart – Wittenstein setzt konsequent auf die Digitalisierung der eigenen Produktwelt. Dies beweisen u. a. das sensorisierte Galaxie-Antriebssystem, die Servoantriebslösung Itas mit Webserver für fahrerlose Transportfahrzeuge und ein smartes Antriebssystem, das das Unternehmen für den Einsatz in Schwerlast-Abschaltschraubern entwickelt und umgesetzt hat. Die neuen Getriebe mit Cynapse-Funktionalität sind ein weiterer Meilenstein auf dem Weg in die digitale Zukunft der Antriebstechnik und im Maschinenbau. Auch die künftigen Antriebslösungen des Unternehmens werden smarte Eigenschaften be - sitzen. Zusätzlich wird das gesamte Portfolio der intelligenten Antriebstechnik für das Internet der Dinge und die Cloud um geeignete digitale Services ergänzt. bec www.wittenstein.de Redundanz und Plausibilität bei der Überwachung Die Prozessdaten kommen bei Getrieben mit Cynapse zum ersten Mal direkt aus der Achse und werden unmittelbar vom Getriebe selbst erfasst – und nicht von zusätzlicher externer Sensorik oder dem Gebersystem im elektrischen Antrieb. Im Zusammenspiel mit digitalen Motorfeedback-Systemen eröffnet die Sensorik im Getriebe neue interessante Möglichkeiten. So werden grundsätzlich durch die gleichzeitige Datenerfassung im Motor und im intelli - genten Getriebe redundante Überwachungen möglich. Weichen beispielsweise die Temperaturwerte des Getriebes signifikant von denen im Motor ab, kann dies ein Hinweis auf die Überlastung des Motors sein – die sich eventuell auf eine falsche Auslegung zurückführen lässt. Verändern sich während der Betriebsdauer miteinander korrelierende Daten des Getriebes und des Motors, zeigt dies unter Umständen funktionsrelevante Veränderungen in einer der beiden Komponenten. Solche und andere Plausibilitäts - Das Modul ist formschlüssig in das Getriebe integriert, dadurch können existierende Konstruktionslösungen unverändert bestehen bleiben Detaillierte Informationen zu den smarten Getrieben mit integriertem Sensormodul: hier.pro/pn3Yk Bild: Wittenstein K|E|M Konstruktion 07/08 2019 39

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