Kupplungen
Smart integriert
Das Industrielle Internet der Dinge, kurz IIoT, verändert nicht nur die Art und Weise, wie Unternehmen produzieren, sondern auch, wie sie ihre Prozesse überwachen, steuern und optimieren. Das IIoT nutzt die Vernetzung von Maschinen und Geräten, um umfassende Datenströme zu generieren, die in Echtzeit analysiert werden, um die Effizienz, die Qualität und die Nachhaltigkeit in der Fertigung zu steigern.
Für die R+W Antriebselemente GmbH steht dabei neben smarten Komponenten für neue Anlagen insbesondere auch das Retrofit, also die Modernisierung und Integration bestehender Maschinen in industrielle Netzwerke im Vordergrund.
Kabellose Messeinheit
Die am Markt bewährte integrierte Sensorik des Lösungspezialisten hat den rotierenden Antriebsstrang für das IIoT digital erschlossen und gewinnt dabei präzise Messdaten. Neben Lamellenkupplungen, Gelenkwellen sowie Flanschen ist seit dem Frühjahr auch das Standardprodukt von R+W, die Balgkupplung, mit integrierter Sensorik verfügbar. Der Hauptunterschied zu den bisherigen Kupplungsmodellen ist die wesentlich kompaktere Bauweise der IBK, was sie noch platzsparender macht. Die IBK bietet alle Eigenschaften der Standardkupplung und fungiert gleichzeitig als kabellose Messeinheit.
Die integrierte Sensortechnik ermöglicht die unmittelbare Übertragung von Parametern wie Drehmoment, Drehzahl, Beschleunigung und optional Axialkraft und Querkraft an ein Gateway. Diese Sensorsignale können dann in nachgelagerten Regelungssystemen oder Datenverarbeitungssystemen erfasst und verarbeitet werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, eine direkte Verbindung zu einer Cloud-Lösung über LTE-Messverstärker herzustellen. Darüber hinaus bietet eine eigens entwickelte App die Möglichkeit, die Daten der Messkette auf mobilen Devices anzuzeigen – also direkt am Einsatzort. Zur weiteren Analyse können diese Daten gespeichert und ausgespielt werden. Dank dieser unterschiedlichen Messketten stehen die erfassten Daten somit immer an dem vom jeweiligen Anwender gewünschten Endgerät zur Verfügung.
Kompakt integriert
Die Elektronik, einschließlich Messverstärker, befindet sich direkt in der Kupplung selbst. R+W hat darauf geachtet, dass die Integration der Sensortechnik die mechanischen Eigenschaften der Kupplung nicht beeinflusst. Konkret bedeutet es, dass eine Standardkupplung mit beispielsweise max. 250 Nm Drehmoment dieses auch weiterhin überträgt, nachdem das Messsystem hinzugefügt wurde. Die Sensoren werden dann entsprechend kalibriert, um den optimalen Bereich in dieser Drehmomentklasse erfassen zu können.
Drehmomente und Axialkräfte werden auf bewährte Weise mittels Dehnungsmessstreifen erfasst, einem etablierten Verfahren. Neu und innovativ ist die Art und Weise, wie das System ausgelesen wird: Zu diesem Zweck ist die komplette Elektronik, einschließlich der Messverstärker, kompakt in die Kupplung integriert. Dies ermöglicht eine nahtlose Verarbeitung der vom Dehnungsmessstreifen erfassten Werte und eine unmittelbare Übertragung an die jeweilige Messkette.
Die Energieversorgung erfolgt neben einer Lösung mit wiederaufladbarem Akku oder Induktion auch autonom über Energy Harvesting. Hier wird die Rotationsenergie durch miniaturisierte Energiewandler in elektrische Energie umgewandelt. Energy Harvesting eignet sich speziell für Anwendungen, bei denen Stillstandzeiten vermieden werden sollen, sowie für schwer zugängliche Stellen.
Retrofitting macht Maschinen smart
Was diese Lösung einzigartig macht, ist die Möglichkeit, die Sensortechnik in bestehenden Anlagen nachzurüsten. Die Montage gestaltet sich dabei ebenso einfach wie schnell, was den Integrationsaufwand und die Anschaffungskosten minimiert. Aufgrund der Kompatibilität mit vorhandenen Komponenten sind weder zusätzlicher Bauraum noch Hilfskonstruktionen erforderlich.
Im Kontext des IIoT kommt dem Konzept des Retrofits eine immer bedeutendere Rolle zu. Retrofitting bezieht sich auf die Aktualisierung, Modernisierung und Umrüstung bestehender Anlagen, um sie auf den neuesten Stand der Technik zu bringen oder spezifische Anforderungen zu erfüllen. Die Schaffung von Konnektivität ist dabei eine der Grundvoraussetzungen. Ältere Maschinen sind oft nicht von Haus aus mit den notwendigen Sensoren ausgestattet, um Daten in Echtzeit an übergeordnete Systeme zu senden. „Die integrierte Sensorik erhebt die Messdaten direkt im Antriebsstrang. Dadurch wird eine herkömmliche mechanische Kupplung zu einer smarten Komponente transformiert, die der Maschine ein entscheidendes Upgrade für die Integration in eine vernetzte Industrieumgebung verleiht und die erforderliche Konnektivität herstellt“, fasst es Sascha Market, Team Leader Research & Development bei R+W zusammen.
Antriebe, Kupplungen und Gelenkwellen sind in nahezu jeder Maschine vorhanden. Dies macht die Kupplung zu einer optimal positionierten Komponente für die Gewinnung wertvoller Maschinendaten. Durch die integrierte Sensortechnik von R+W ergibt sich eine effiziente Lösung zur Aktualisierung bestehender Maschinen: Statt teure Anlagenaustausche durchzuführen, bietet ein Retrofit mittels smarter Kupplung eine wirtschaftliche Möglichkeit, vorhandene Ressourcen in das IIoT zu integrieren und für die Zukunft fit zu machen.
Autor: Jan van Helt, Communications Manager bei der R+W Antriebselemente GmbH in Wörth am Main
Bilder: R+W Antriebselemente
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