D-Uhingen. 19.09.2017. Angetriebene Werkzeugsysteme waren bis heute klassische Maschinenbauteile, das heißt ausschließlich mechanische Komponenten und verfügten insofern über keinerlei Intelligenz. Die Herausforderungen von Industrie 4.0 bestehen darin, Dinge smart zu

machen um sie so in digitale Prozesse zu integrieren.

Bisher wurden auf den Messen Prototypen gezeigt die auf der NFC Technologie (Near field communication) gearbeitet haben. Hier konnten Laufzeiten, Drehzahlen u.ä. ermittelt werden. Das Auslesen der Daten war aber nur möglich, in dem man im Maschinen Stillstand ein Mobiltelefon oder ein Tablett dicht an das System heran führte, und somit die Daten übertrug. Eine permanente Kommunikation war somit ausgeschlossen und außerdem waren die Abmessungen der Sensorik zu groß und dadurch nur eingeschränkt praxistauglich.

Die Aufgabenstellung für die EWS Entwicklung war wie folgt definiert:

Die wichtigste Bedingung: Der neu zu entwickelnde Sensor muss dem Anwender einen klaren Nutzen bringen.

Das Sensor-System muss folgende Daten erfassen:

  • Laufzeit
  • An-/Ausschaltungen
  • Drehzahl
  • Temperatur
  • Dichtungsversagen (Wassereintritt)
    Dies ist für den Kunden der Hauptnutzen, da dadurch hohe Maschinenschäden und Stillstandszeiten vermieden werden können.
  • Batteriezustand
  • Zeitangabe bis zur nächsten Wartung


Weitere Kriterien:

  • Entwicklung eines Sensor-Systems, das auch auf extrem engen Werkzeugrevolvern keine Platzverluste durch Störkonturen verursacht (Bauraum und Flugkreisrelevanz).
  • Mehrere Sensoren müssen gleichzeitig und während des laufenden Betriebes überwachbar sein (Anforderung an die Übertragungstechnik).
  • Die Kommunikation mit der Maschinensteuerung und mit externen Systemen muss möglich sein.
  • Es müssen Echtzeit-Daten übermittelt werden können und zusätzlich historische Informationen gespeichert werden.
  • Auf dem Speicher sollen systemrelevante Daten abgelegt werden können, wie Abnahmeprotokolle, Auslieferungsdaten, Servicezeiten etc. und zusätzlich auch Werkzeugmessdaten von der Werkzeugvoreinstellung.
  • Das System muss offen sein für andere Systeme.
  • Die Sensorik muss Bindeglied im Zusammenspiel von virtuellen Daten mit der Werkzeugvoreinstellung und der Maschinensteuerung bis hin zur Verwaltung der Daten in einer Cloud sein. Daraus sollen über Algorithmen Wartungszyklen abgeleitet werden. (Die Definition von Wartungszyklen war bisher unmöglich.)


Mit EWS.CyberCon4 werden diese Kriterien in vollem Umfang abgedeckt.

Die Technologie:
Um den Stand der Technik sicher zu stellen, wurde das ISW der Uni Stuttgart mit in die Entwicklung integriert und weitere spezialisierte Unternehmen für die Firmware, Gateways und Apps.

Heraus kam dabei folgendes:
Der EWS-Sensor basiert auf der BLE-Technik (Bluetooth Low Energy). Diese Technologie hat den Vorteil, dass sie permanent Daten sendet aber keine Verbindung zu einem anderen Gerät aufbauen muss (Advertisement package). Erst wenn man die Historie verfolgen möchte um die Verläufe anzuschauen, muss eine Verbindung aufgebaut werden, und das verbraucht Strom. Man kennt dies von der Handy-Kopplung im Auto. Die EWS Sensorik sendet im Sekundentakt, was derzeit vollkommen ausreicht, jedoch variabel ist. Dazu bietet EWS auch ein Gateway an, welches die Daten entweder an die Steuerung oder ins W-Lan gibt.

Über die ermittelten Daten wie Drehzahl, Temperatur, Ein-/Ausschaltungen und Laufzeit sollen in Zukunft über Algorithmen Wartungszyklen ermittelt werden. Je nachdem, welchen Belastungen die Einheit ausgesetzt ist, werden die Zyklen länger oder kürzer.

Der Kunde kann entscheiden, wie er diese Informationen nutzt. Er kann sie intern verwalten, er kann sie an EWS zum Monitoring geben oder z.B. in der Tool-Arena verwalten. In der Tool-Arena, in der verschiedene Unternehmen ihre Daten hosten können (auch Mitbewerber), wird ein Dienst zur Verfügung gestellt, indem unter vielem anderen der Kunde sein Werkzeug verwalten kann. Er sieht wann der nächste Service ansteht, wann das Werkzeug zum letzten Mal beim Service war, was gewartet wurde… Außerdem kann der User die Stückliste mit genau dem Revisionsstand der vorliegenden Einheit einsehen und gleich Ersatzteile online bestellen. Außerdem stellt EWS in der Tool-Arena alle virtuellen Daten nach DIN 4000/ISO3399 mit der entsprechenden Trennstellencodierung zur virtuellen Montage bereit.

Überwachung von Dichtungsversagen („Tsunami-Alarm“)

Angetriebene Werkzeuge werden oft mit Innenkühlung ausgeliefert. D.h. Kühlschmierstoff wird mit hohem Druck über eine Drehdurchführung durch das Toolsystem geleitet. Wenn die Dichtungseinheiten versagen, werden die Getrieberäume geflutet, was innerhalb weniger Tage zum Versagen der Getriebeeinheit führt. Noch schlimmer aber ist der Schaden, der in der Maschine durch eindringendes Wasser entsteht. Der sogenannte „Tsunami-Alarm“ meldet dies in Sekunden, entweder über das EWS-Gateway, einen IPC oder direkt an die Steuerung. Der Anwender kann die defekte Einheit ersetzen und die Maschine arbeitet sofort weiter ohne Schaden zu nehmen. Früher entstanden an den Maschinen Schäden bis zu 25.000.- € und verursachten einen Maschinenstillstand mit allem was dazu gehört.

Kooperationen mit anderen Unternehmen:

CyberCon4 bringt erst dann seinen vollen Nutzen, wenn es in Kooperation genutzt werden kann. Ein Feature ist die Messdatenübertragung vom Voreinstellgerät.
Die gemessenen Ist- Daten, werden vom Voreinstellgerät auf den EWS-Sensor übertragen und von dort an die Steuerung übergeben. Diese Technologie wurde zusammen mit dem Weltmarktführer von Voreinstellgeräten, der Firma Zoller entwickelt.
Weitere Kooperationsprojekte laufen mit verschiedenen, führenden Maschinenherstellern.

Außerdem ist geplant EWS.CyberCon4 in die digitale Plattform (IPC) appCom der Firma Comara einzubinden. Die Comara GmbH gehört mehrheitlich zur Walter AG in Tübingen.
„Wir sehen in der Zusammenarbeit mit EWS große Potentiale für uns als Kunden und die Endanwender. Mit appCom können damit neben den Maschinendaten nun auch Werkzeugdaten erfasst werden“ sagt Holger Langhans, Geschäftsführer der Comara GmbH in St. Georgen.

Zum ersten Mal zu sehen ist das System zurzeit auf dem Stand der EWS Group in Halle 4 Stand G83. Am ersten Messetag wurde es mit dem MaschinenMarkt Award zur EMO 2017 ausgezeichnet. Bild: EWS Varia VX mit Sensorik. Foto: EWS Weigele GmbH & Co. KG 2017.
 
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EMO Hannover 2017
18.09.17