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DER KONSTRUKTEUR 4/2021

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DER KONSTRUKTEUR 4/2021

SMARTE KOMPONENTEN 01 02

SMARTE KOMPONENTEN 01 02 SPECIAL 01 Vom Gabelstapler bis zur Verpackungsmaschine: Isense-Gleitlager informieren über ihren Verschleiß und warnen rechtzeitig vor einem Anlagen- oder Maschinenstillstand 02 Für die Anbindung der gedruckten intelligenten Verschleißteile werden entweder Gewindeeinsätze vorgesehen (unten), über die die Kontakte angeschraubt werden können, oder alternativ offene Kontakte an der Außenhaut des Gleitlagers (Bild oben) weiteren Schaden an der Lagerstelle und der ganzen Anlage zu verhindern“, erklärt Tom Krause, Leiter des Geschäftsbereichs der additiven Fertigung bei der Igus GmbH. Die Entwickler des Motion-Plastics-Spezialisten sind mithilfe des Multimaterialdrucks, auch 2k-Druck genannt, in der Lage, in nur einem einzelnen Arbeitsschritt solche intelligenten Sonderteile herzustellen. Die Sensorschicht wird dabei an den zu belastenden Stellen des Bauteils aufgetragen. Die Komponenten werden aus den Filamenten Iglidur I150 oder Iglidur I180 und einem speziell entwickelten elektrisch leitfähigen 3D-Druck-Material hergestellt, welches sich gut mit dem Tribo-Filament verbindet. Der Anwender kann auf hohe Werkzeugkosten verzichten und erhält bereits innerhalb von fünf Tagen sein individuelles Gleitlager. VERSCHLEISS ODER BELASTUNG WERDEN ÜBERWACHT Aktuell sind zwei Konzepte möglich: Befindet sich das elektrisch leitfähige Material zwischen den verschleißbeanspruchten Schichten, kann es vor Überlastung warnen. Denn ändert sich die Belastung, so verändern sich auch die elektrischen Eigenschaften. Die Maschine kann angehalten werden und weitere Schäden lassen sich verhindern. Um die Belastungsgrenzen festzulegen, muss das Lager entsprechend kalibriert sein. Ist die Leiterbahn hingegen in der Gleitfläche eingebracht, ist der Verschleiß über die Änderung der elektrischen Eigenschaften messbar. Predictive Maintenance wird bei dem 3D-Druck-Bauteil möglich. Dabei kann es sich um eine Schicht handeln oder auch um mehrere Schichten. Das mehrschichtige Verfahren lohnt sich vor allem für Teile, die sich in der z-Ebene bewegen. Werden die 3D-gedruckten Komponenten zudem im Vorserienstadium eingesetzt, geben die erhobenen Verschleiß- oder Belastungsdaten schon im Vorfeld zusätzlich Auskunft über die Lebensdauer der einzelnen Komponente oder der geplanten Anwendung in der Serie. Anpassungen und Optimierungen im Entwicklungsprozess sind dadurch leichter möglich. SYSTEMANBINDUNG NACH WUNSCH Für die Anbindung der gedruckten intelligenten Verschleißteile bietet Igus zwei Möglichkeiten der Kontaktierung an. Entweder nutzt der Anwender Gewindeeinsätze, über welche die Kontakte angeschraubt werden können, oder es befinden sich offene Kontakte an der Außenhaut des Gleitlagers, wie bei der Isense-Gleitlagertechnik. Die Gleitlager müssen dafür in ein Gehäuse eingesetzt und ausgerichtet werden. Über eine Bohrung in diesem Gehäuse werden die Kontakte anschließend mit einem Stecker verbunden. Die gemessenen Daten der Sensoren lassen sich auf unterschiedliche Arten seitens der Maschinen- und Anlagenbetreiber integrieren. Im einfachsten Fall kommen simple Leuchtdioden zum Einsatz, die den Zustand temporär oder stationär in Rot oder Grün anzeigen. Des Weiteren sind kostengünstige Isense-Auswerteeinheiten verfügbar, hier wird der Zustand optisch angezeigt und über WLAN im lokalen Netz des Kunden zur Verfügung gestellt. Richtig interessant sind für den Kunden die vorausschauenden Informationen. Wenn den sogenannten „i.Cee:local devices“ die Bewegungsinformationen bekannt sind, können frühzeitig Informationen zu einem bevorstehenden Produktaustausch oder Warnungen bei unerwarteten Ereignissen bereitgestellt werden. Die Verbindung zwischen Sensoren und „i. Cee:local device“ kann drahtgebunden wie drahtlos erfolgen, Letzteres beispielsweise bei bewegten Anlagenteilen ohne eigene Stromversorgung (LoRa-Funkstandard). Von hier aus ist die Integration der Daten an das IoT, Cloudsystem oder an das Kundennetzwerk leitungsgebunden möglich. „So hat der Kunde die freie Auswahl, die Daten so auszulesen und die Serverinformationen so aufzubereiten, wie es sich für ihn am besten eignet“, konstatiert Richard Habering, Geschäftsbereichsleiter Smart Plastics. Bilder: igus GmbH www.igus.de SENSORIK WIRD PER MULTI- MATERIALDRUCK IN DAS ADDITIV GEFERTIGTE TRIBO-BAUTEIL EINGEDRUCKT 48 DER KONSTRUKTEUR 2021/04 www.derkonstrukteur.de

SMARTE KOMPONENTEN CLOUDFÄHIGE INDUKTIVSENSOREN FÜR ECHTZEITANWENDUNGEN Contrinex hat cloudfähige Induktivsensoren für die Überwachung und Erfassung von Daten in Echtzeit auf den Markt gebracht. Sie können als IO-Link-Gerät oder für binäres Schalten konfiguriert werden. Im IO-Link- Modus unterstützen die Sensoren auch die vorausschauende Instandhaltung. Bei Aktivierung eines IO-Link-Parameters werden aus dem 16-Bit-Register Daten für die Anzeige und Live-Überwachung ausgegeben. Zur Konfiguration des Schaltpunkts bietet der Hersteller ein-, zwei- oder dynamische Teach-In- Sequenzen an. Die Selbstdiagnose wird auch durch Alarme auf Kurzschluss, EMV-Störungen und Ausfall der Emitterquelle begünstigt. Parallel ist eine Nutzung im SIO-Modus möglich. Boolesche Operationen, das Teach-In, die Synchronisation mit weiterer Sensorik sowie die Histogrammdaten-Erfassung werden zum Beispiel durch Einstellung eines IO-Pins ausgelöst. Zudem sind die Sensoren in der Lage, binäre Ausgangssignale während des Betriebs im IO-Link-Modus direkt an die Steuerung abzugeben. www.contrinex.de FÜLL- UND PEGELSTÄNDE VIA IOT STETS IM BLICK Mit Wilsen.sonic.level präsentiert Pepperl+Fuchs einen Ultraschall-Funksensor zur Fernüberwachung von Füll- und Pegelständen. Er wird per Batterie betrieben und ist daher unabhängig von externer Spannungsversorgung. Die Messung der Füll- und Pegelstände von Flüssigkeiten oder granularem Schüttgut erfolgt per Ultraschallabstandsmessung. Über die gewonnenen Informationen hinaus lassen sich zyklisch die Temperatur, der Batteriezustand sowie optional die Geoposition erfassen. Die Schallkeulenbreite ist via Mobile-App einstellbar und ausgewählte Auswerte- und Filtermethoden ermöglichen zuverlässige Messungen auch in verschmutzter Umgebung, engen Schächten oder Behältern mit Einbauten. Sämtliche Daten werden über LoRaWAN in das Internet übertragen. Es können sowohl öffentliche als auch privat betriebene Netze genutzt werden. Der Empfänger kann die Daten weiterleiten, speichern und verarbeiten. Da der Sensor autark arbeitet, ist ein Betrieb auch in infrastrukturarmen Gegenden sichergestellt. www.pepperl-fuchs.com OPTOELEKTRONISCHE SENSOREN MIT CONDITION MONITORING Die Bezeichnung Sams (Smart Automation and Monitoring System) steht für die umfassende Automatisierungsphilosophie von Balluff. Das Sams umfasst einerseits eine Vielzahl an Zusatzfunktionen und zusätzlichen Informationen jeder einzelnen Komponente und zeichnet sich andererseits durch sein einheitliches und standardisiertes Bedien-, Konfigurations- und Diagnosekonzept aus. Teil dieses Systems ist der optoelektronische Sensor BOS R254K, der zuverlässig beispielsweise Flaschen, Behälter und Paletten in der Lebensmittelindustrie und im Verpackungsbereich erfasst. Für anspruchsvolle Applikationen konzipiert, findet er überall dort Einsatz, wo regelmäßig mit aggressiven Mitteln und Hochdruck gereinigt wird. Die Schutzarten IP67 und IP69K erlauben einen Einsatz in kritischen Applikationen mit rauen Umgebungsbedingungen, gerade auch im Bereich Factory Automation. www.balluff.com IO-LINK-DREHGEBER FÜR VERBESSERTE REGELKREISE Turck bietet nun auch in den Kategorien „Efficiency Line“ sowie „Industrial Line“ Encoder mit IO-Link-Schnittstelle an. Mit Com3 unterstützen die Drehgeber IIoT-Applikationen und erreichen Übertragungsgeschwindigkeiten bis 230,4 kBit/s. Die robust konzipierten Multiturn-Encoder sind zudem mit Temperatursensoren bestückt und geben bei Bedarf vorverarbeitete Positionsdaten an den IO-Link-Master weiter. Sie sind auf einen wartungsfreien Dauerbetrieb ausgelegt und erfassen auch im spannungslosen Zustand die Anzahl der Umdrehungen – ohne zusätzliche Batterie oder mechanische Getriebe. Eine einheitliche Informationsverarbeitung wird durch die Unterstützung des IO-Link-Smart-Sensor-Profils (SSP) erreicht. Dieses detailliert die Daten-Semantik des IO-Link-Informationsmodells herstellerübergreifend. Via Data-Storage- Funktionalität können Anwender defekte Geräte einfach austauschen. Denn der IO-Link-Master stellt dem neuen Encoder alle nötigen Parameter automatisch zur Verfügung. www.turck.com www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2021/04 49

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