Digitale Daten und digitale Protokolle sind die Voraussetzung, um in eine Maschine hinein und in ihr bis hinab zur Motorwelle „schauen“ zu können. Motorfeedback-Systeme, wie die Produktfamilien EKS/EKM36 und EFS/EFM50 von Sick Stegmann bieten dank ihrer Hiperface-DSL-Schnittstelle diese für ein effizientes Condition Monitoring erforderliche Voraussetzung. An die Geber kann hierbei ein externer Temperatursensor angeschlossen werden, dessen Werte zusammen mit weiteren Prozessdaten aus dem Antriebsregler wie beispielsweise Drehzahl, Spannung, mechanischen Umdrehungen oder aktuellem Diodenstrom erfasst, digital in die Steuerung übertragen und ausgewertet werden. „Dies alles erlaubt grundsätzlich eine gewisse Ableitung von Aussagen über den Zustand und die voraussichtliche Entwicklung von Antriebs- und Maschinenzuständen“, erläutert Jörg Peters, Leiter Produktmanagement bei Wittenstein Motion Control in Igersheim. „Es ist aktuell zu beobachten, dass gerade das Thema Industrie 4.0 viele Maschinenbauer für eine intelligente, zukunftssichere Servotechnik sensibilisiert. Antriebslösungen mit Hiperface-DSL-fähigen Gebern bieten mithilfe ihrer Übertragungstechnologie einen Weg, Daten bereitzustellen, die für ein kontinuierliches Condition Monitoring und zur vorbeugenden Instandhaltung genutzt werden können.“ Daher ist es nur konsequent, dass Wittenstein Motion Control in allen Ausstattungspaketen der neuen Servoaktuatoren-Plattform Premo optional Motorfeedback-Systeme mit Hiperface DSL anbietet.
Voll skalierbar
Mit der neu entwickelten, voll skalierbaren Servoaktuatoren-Plattform Premo (precise motion) gelingt es Wittenstein Motion Control, Motoren und Getriebe mit applikationsgerecht abgestuften Leistungsmerkmalen aus einem besonderen Baukastensystem heraus zu individuellen Motor-Getriebe-Einheiten zu konfigurieren. „Rein theoretisch“, so Jörg Peters, „ergeben sich aus der konsequenten Modularität insgesamt mehr als 40 Millionen mögliche Premo-Varianten.“ Antriebstechnisch bieten die Servoaktuatoren eine hohe Leistungsdichte und sind dank des intelligenten Flex-Modulsystems in der Bauform weiterhin sehr kompakt und dazu hoch flexibel. Gleichzeitig bieten sie ein deutlich höheres Drehmoment als die Vorgängerbaureihe. „Die verfügbaren Ausstattungspakete Base Line, Advanced Line und High Line bieten für jeden Anwendungsbereich eine hohe Konnektivität“, erklärt Jörg Peters. „Mechanisch gesehen stehen Wellen- und Flanschversionen am Abtrieb zur Verfügung; elektrisch reicht die Palette vom analogen Resolver als Grundausstattung der Premo-Base-Line bis zur digitalen Hiperface-DSL-Schnittstelle als Standard in der Premo-High-Line“. Damit die digitale Einkabeltechnik in allen Leistungsabstufungen zur Verfügung steht, können auch Base Line und Advanced Line optional mit Hiperface-DSL-Motorfeedback-Systemen aufgewertet werden.
Halber Aufwand bei Steckern und Kabeln
Für Wittenstein Motion Control besitzt die digitale Einkabeltechnik in mehrfacher Hinsicht ein großes Potenzial. Gerätetechnisch halbiert Hiperface DSL den Aufwand für Anschlussstecker und Kabel. Dieses reduziert nicht nur die Anzahl der Komponenten an der Motor-Getriebe-Einheit, sondern auch den Verkabelungsaufwand. Bei der Integration von Premo-Servoaktuatoren in Robotern, in mitfahrenden Achsen oder in beweglichen Maschinenstrukturen ergibt sich zudem aus der Reduzierung von Masse und Gewicht und der daraus resultierenden Einsparung kinetischer Energie eine bessere Energieeffizienz für den gesamten Antriebsstrang. „Im Hygieneumfeld kommt hinzu, dass der Verzicht auf den zweiten Anschlussstecker das Risiko eines Flüssigkeitseintritts entsprechend vermindert“, sagt Jörg Peters. Anwendungstechnisch kann jeder Maschinenhersteller die Premo-Aktuatoren so flexibel konfigurieren, dass sie in jeder Aufgabenstellung über eine zukunftssichere Kommunikationsschnittstelle verfügen. Schließlich ist die Datenkommunikation per Hiperface DSL sicherheitstechnisch für Applikationen bis SIL2 nach IEC 61508 geeignet. „Aus meiner Sicht entwickelt sich Hiperface DSL zu einem der führenden Standardprotokolle bei digitalen Feedback-Systemen für Servoantriebstechnik“, beurteilt Jörg Peters die aktuelle Marktsituation. „Als Entwickler der digitalen Schnittstelle ist Sick Stegmann nicht nur in der gerätetechnischen Umsetzung einen Schritt voraus, sondern auch in der Lage, im eigenen Testlabor in Donaueschingen Support für Hiperface-DSL-Anwendungen zu leisten und bei der Implementierung zu unterstützen.“
Vorbereitet für Condition Monitoring
Servoaktuatoren der Premo-Plattform und Motorfeedback-Systeme mit digitaler Hiperface-DSL-Schnittstelle bieten die Möglichkeit, mithilfe des Sensoreingangs am Geber und eines im Antrieb integrierten Sensors – zum Beispiel. zur Temperaturmessung – Zustände und Auslastung des Maschinenteils zu überwachen. Dadurch kann, durch zusätzliche Auswertungslogik, Condition Monitoring in der Steuerung genutzt werden. Unterstützt durch die Funktionalität des elektronischen Typenschilds können über Hiperface DSL auch Motorkenndaten, Serien- und Artikelnummern sowie weitere Daten, die im Service- oder Austauschfall schnell helfen, übertragen werden. „Es gibt eine Reihe technologischer, betriebstechnischer und wirtschaftlicher Gründe, weshalb sich der Betreiber einer Maschine und Anlage rechtzeitig mit der geplanten Servoaktuatorik und ihrer Eignung für Condition Monitoring auseinander setzen sollte“, rät Jörg Peters. „Die Möglichkeit der Analyse von Sensordaten erlaubt eine schnellere Klärung von Störfaktoren und Schadensursachen.“
Produktivität bei Wartung
Das zweite Ziel des Condition Monitorings ist die Effizienzoptimierung der Maschine, um eine höchstmögliche Produktivität zu erreichen. „Die permanente Zustandsüberwachung ist eine zwingend erforderliche Voraussetzung für eine bedarfsgerechte Instandhaltung – und damit für einen optimalen Maschinenbetrieb.“
Smarte Servoaktuatoren wie die Baureihe Premo mit digitalen Motorfeedback-Systemen und Hiperface DSL werden es künftig noch umfassender ermöglichen, Trendentwicklungen relevanter Antriebs- und Maschinenparameter zu verfolgen und auszuwerten. Bereits heute ist es denkbar, in den Motorfeedback-Systemen der Produktfamilien EKS/EKM36 und EFS/EFM50 anstelle der Temperatur andere Größen zu erfassen und auszuwerten, zum Beispiel die Feuchtigkeit. Andere Szenarien beschreiben, wie sich Drehmomente, Querkräfte oder Lastprofile erfassen und melden lassen, um beispielsweise Materialbruch, Lagerschäden oder Ermüdungserscheinungen im Antriebsstrang frühzeitig zu erkennen. Mit SHub arbeitet Sick Stegmann an einer multisensorfähigen Umsetzung, bei der zusätzliche Sensoren neue Informationen für noch intelligentere Wartungskonzepte liefern. Parallel dazu könnte es zu einer Trennung von steuerungs- und wartungsrelevanten Daten kommen, um letztere zum Beispiel auch über Bluetooth- oder NFC-Gateways (Near Field Communication) als Histogramme in der cloud zugänglich zu machen. Damit bietet Hiperface DSL die Grundlage für völlig neue Geschäftsmodelle in den Bereichen IoT und Condition Monitoring – von denen dann auch wieder smarte Servoaktuatoren profitieren können, wenn sie wie Premo „Hiperface-DSL-ready“ sind.
