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INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2021

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2021

Schlüsseltechnologien

Schlüsseltechnologien erkennen Warum magnetoresistive Sensoren in der Zustandsüberwachung eine zunehmend große Rolle spielen Sensitec gilt als Vorreiter, wenn es um den Einsatz von MR-Sensoren in neuen Anwendungen geht. Die Zusammenarbeit mit Experten aus Universitäten und Forschungseinrichtungen hat daher eine lange Tradition. In einem Kooperationsprojekt mit der TU Darmstadt wurde die Zustandsüberwachung an Stirnradgetrieben mit MR-Sensoren untersucht. Lesen Sie, welche Perspektiven sich daraus ergeben könnten: eine Enabling-Technologie für den nächsten Quantensprung? Das Thema Zustandsüberwachung (engl. Condition Monitoring) und zustandsorientierte Wartung (engl. Condition-based Maintenance) gewinnt in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung sowohl in der betrieblichen Praxis als auch in der Forschung. Im unternehmerischen Alltag wird die Instandhaltung jedoch meist nur als Kostenstelle betrachtet. Die Vorteile von prädiktiver Wartung, ermöglicht durch präzise Information über den Zustand einer Maschine, auf die Betriebs- und Produktionskosten werden oft unterschätzt. Verfahren der künstlichen Intelligenz (KI) und Big Data ermöglichen effektive Analysen in kürzester Zeit. Diese neuen Mög- Dr. Rolf Slatter, CEO der Sensitec GmbH, Wetzlar lichkeiten und eine darauf basierende, deutlich verbesserte Zustandsüberwachung von Anlagen, kann komplett neue Geschäftsmodelle (beispielsweise „pay-per-use“) verfügbarkeitsorientiert im Rahmen einer Industrie 4.0 ermöglichen [1, 2]. Geeignete Sensoren in der Zustandsüberwachung Es gibt verschiedene Verfahren, die angewandt werden, um Informationen über den Zustand von Maschinen bzw. Maschinenelemente – wie Wälz- oder Gleitlager, Zahnräder, Führungen etc. – zu erfassen. Ein klassischer Ansatz benutzt Schwingungen und ein verwandtes Verfahren erfasst Akustik. Oft werden auch Temperatur oder Verschleiß in Form von Abrieb erfasst. An Bedeutung gewinnen zunehmend die Erfassung von „Instantaneous Angular Speed“ (momentane Winkelgeschwindigkeit) als auch „Motor Current Signature Analysis“ (Motorstrom-Signatur-Analyse). Für beide letztgenannten Verfahren werden spezielle Anforderungen an die eingesetzte Sensorik gestellt. Diese sollte nicht nur klein, präzise und robust sein, sondern auch über eine hohe Bandbreite und niedrigen Leistungsbedarf verfügen. Weiterhin wird auf Seiten des Maschinenherstellers gewünscht, dass man vorhandene Sensoren bzw. Messstellen für diese zusätzliche Funktionalität verwendet, um zusätzliche Sensoren zu vermeiden. Dreh- und Lineargeber basierend auf magnetoresistiven (MR-) Sensoren erfüllen diese komplexen Anforderungen in einem sehr hohen Maß. Die Basis für neue Forschungsansätze Schwingungsanalyse, Schmierstoffanalyse und thermische Verfahren sind übliche Methoden in der Industrie, die in der Vergangen- 12 INDUSTRIELLE AUTOMATION 03/2021 www.industrielle-automation.net

MESSE I SENSOR+TEST 2021 01 heit ausführlich erforscht wurden. Hervorzuheben ist die Schwingungsanalyse mittels Schwingungsaufnehmer als das am weitesten verbreiteten Verfahren, da es direkt auf Veränderungen, z. B. im Wälzlager oder Zahnradgetriebe reagiert und sowohl inter- 02 mittierend als auch permanent eingesetzt werden kann. Weiterhin lassen sich mit ihr gut die einzelnen Komponenten und spezielle Schäden zuordnen, da auch wenig ausgeprägte Schäden mithilfe moderner Signalanalyse identifiziert werden können. Die Methode der Acoustic Emission (AE) ist relativ neu und die Grundlage aktueller Forschung. Als Acoustic Emission bezeichnet man Geräusche in einem Frequenzbereich von ca. 50 kHz bis ca. 2 MHz, die sich als Körperschall ausbreiten und deren Ursache unter anderem Reibungsvorgänge sein können. Da sich bei Mangelschmierung oder Verschmutzung die Reibverhältnisse in Wälzlagern oder Führungen ändern werden, gibt es zahlreiche Untersuchungen, diese Veränderungen mithilfe von Schallemissionsaufnehmern zu messen. Dieses Verfahren ist in der praktischen Anwendung jedoch nicht besonders einfach – eine gute Kopplung zwischen Schallquelle und Sensor muss gewährleistet sein. Der Übertragungsweg zwischen Quelle und Sensor sollte möglichst wenig Trennstellen oder Fugen enthalten. 01 Der AMR-Drehzahlsensor wurde speziell für anspruchsvolle Messaufgaben in Motorprüfständen entwickelt und kommt primär in der Drehzahl- und Drehwinkelmessung zum Einsatz 02 Die Messung der momentanen Winkelgeschwindigkeit erfolgt typischerweise mit einem inkrementalen Drehgeber in Kombination mit einer Zählerkarte, um die Zeit zwischen den steigenden Flanken des Gebersignals zu messen Vorteile einer Analyse im Winkel-Bereich anstelle einer Analyse im Zeit-Bereich Ein wichtiges Problem bei der konventionellen Schwingungsanalyse tritt in Anwendungen mit Geschwindigkeits- oder Lastvariationen auf. Diese führen zu Frequenzmodulation, was wiederum eine „Verschmierung“ des Schwingungsspektrums bewirkt. Dadurch STOPP Mit OriginPro zur automatisierten Datenanalyse Ihrer täglich anfallenden Messdaten www.additive-origin.de/ia

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