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maschine+werkzeug 02/2019

Langzeit-EKG für Maschinen

Extra Industrie 4.0

Monitoring – Mit Condition-Line erweitert Chiron sein Smart-Line-Programm. Die Software überwacht permanent die Maschinen und hilft dabei, Probleme frühzeitig zu erkennen und so Stillstandzeiten zu vermeiden.

Zur Hannover Messe 2011 wurde der Begriff ›Industrie 4.0‹ erstmals geprägt. Chiron in Tuttlingen hatte sich bereits davor mit diesem Thema intensiv befasst. »Die Werkzeugmaschine wird immer mehr zu einem mechatronischen System«, betont Pascal Schröder, Projektleiter Condition Monitoring bei Chiron in Tuttlingen. »Da ist es wichtig, sich frühzeitig mit Industrie 4.0 zu beschäftigen.«
Das Ergebnis des jahrelangen Engagements ist das Smart-Line-Programm. Mit ihm können Kunden, laut Chiron, das gesamte Potenzial der digitalisierten Fertigung erschließen. Smart-Line besteht aus Software-Modulen wie Data-Line, Process-Line oder Remote-Line. »Industrie 4.0 bietet ein enormes Differenzierungsmerkmal«, ist Pascal Schröder überzeugt. »Außerdem lässt sich damit die Produktivität an der Maschine deutlich steigern.« Damit das klappt, muss die Maschine aber mit der passenden Infrastruktur ausgestattet sein.
Chiron setzt hier bei seinen neuen Maschinentypen, wie der Baureihe 16, unter anderem auf einen leistungsstarken Industrie-PC, den Industrial-Ethernet-Standard Profinet und IO-Link, zur Anbindung von Sensoren und Aktoren. Vom Smart-Line-Programm profitieren aber nicht nur die Kunden von Chiron, auch für die zur Gruppe gehörenden Marken Stama und Scherer sind die Tools verfügbar.

Minimales Risiko

Industrie-4.0-Lösungen werden im Maschinenbau immer noch skeptisch betrachtet. »Viele Anwender glauben, dass Industrie 4.0 zwangsläufig eine Internetverbindung bedingt und ihr Know-how dadurch gefährdet sein könnte«, weiß Pascal Schröder. »Um das Misstrauen abzubauen, lassen wir den Kunden selbst entscheiden, ob er vernetzen will oder nicht.« Das Smart-Line-Programm ist in drei Stufen gegliedert: In der ersten besitzt die Maschine keinen Netzwerkzugriff. Nur ein Service-Techniker an der Maschine kann die Daten auslesen, sofern der Kunde einwilligt.
In der zweiten Stufe ist die Maschine in das Unternehmensnetz eingebunden. Jetzt hat der Anwender die Möglichkeit, mit dem Browser auf dem PC oder einem mobilen Gerät auf ein Dashboard zuzugreifen und sich so über den aktuellen Zustand der Maschinen zu informieren. Um aktiv über Störungen oder Unregelmäßigkeiten in der Produktion informiert zu werden, lässt sich die Maschine an den internen E-Mail-Server anschließen. Im Störungsfall bekommt der Mitarbeiter dann vollautomatisch eine qualifizierte Fehlermeldung über den Maschinenzustand per E-Mail.
In der dritten Ausbaustufe wird der Maschinenpark über Remote-Line beim Chiron-Service aufgeschaltet. Meldungen über anstehende Wartungen oder Störungen werden dann automatisch über eine verschlüsselte Verbindung an den Chiron-Service weitergeleitet. Zusätzlich kann mit Einverständnis des Bedieners eine Direktverbindung zur Maschinensteuerung hergestellt werden, um den Kunden online zu unterstützen.
In diesem Jahr bekommt das Smart-Line-Programm mit dem Modul ›Condition-Line‹ Zuwachs. So ist für April 2019, pünktlich zur Hausmesse im Mai, eine Version für Siemens-Steuerungen geplant und auf der EMO wollen die Tuttlinger dann eine Variante für Fanuc-Steuerungen präsentieren.

Echtzeitanalyse

Condition-Line überwacht den Zustand der Maschine. Die frühzeitige Erkennung von Unregelmäßigkeiten im Betrieb soll dabei helfen, Ausfälle zu verhindern und damit eine kontinuierlich hohe Fertigungsqualität sicherzustellen. Eine aktive Nutzung von Condition-Line über das integrierte Dashboard setzt voraus, dass die Maschine in das Unternehmensnetz eingebunden ist. Ein Ampelsystem – von Grün bis Rot – hilft dem Mitarbeiter bei der Beurteilung des Zustandes der überwachten Maschinenkomponenten.
Wer den Zustand einer Maschine realistisch beurteilen will, muss zunächst die Komponenten ausfindig machen, die sich auf die Präzision auswirken oder für Ausfälle verantwortlich sind. »Erfahrungsgemäß sind die kugelgewindegetriebene Linearvorschubachse, die Spindeln sowie das Werkzeugmagazin die häufigsten Fehlerquellen«, erklärt Pascal Schröder. »Um über diese Komponenten qualifizierte Zustandsdaten zu erhalten, haben wir ein hybrides Datenerfassungssystem implementiert – eines für schnelle und eines für langsame Daten.«
Eine fundierte Zustandsbewertung allein aus den produktionsbegleitend erfassten Daten ist, laut Pascal Schröder, aufgrund unterschiedlicher Werkstücke und Materialien nicht objektiv möglich. Deshalb hat Chiron in der Maschine zusätzlich eine Testroutine hinterlegt. Die Testfahrt kann der Anwender zyklisch ablaufen lassen oder manuell starten. »Im Testmodus führt die Maschine eine klar definierte Routine aus«, erklärt Pascal Schröder. »Im Anschluss vergleicht sie vollautomatisch die gesammelten Daten mit einem hinterlegten Referenzdatensatz.« Auf diese Weise lassen sich Probleme in der Mechanik präzise feststellen.

Um noch verlässlichere Aussagen zu erhalten, werden die Daten der Testfahrt mit den produktionsbegleitend erfassten Daten unterfüttert. »Wir überwachen nach Kennzahlen. Wenn etwas aus dem Ruder läuft, wird der Anwender benachrichtigt«, erläutert Pascal Schröder. »Eine lastabhängige Einschätzung wird dadurch abgedeckt, dass Condition-Line beispielsweise während der Fertigung permanent erfasst, wo sich die Achse befindet oder in welchem Drehzahlbereich die Spindel arbeitet, und generiert daraus eine Häufigkeitsverteilung.«
Des Weiteren werden beispielsweise auch die Zahl der Spannzyklen in der Spindel und der Werkzeugwechsel festgehalten. »Über Dauerfestigkeitstests wissen wir beispielsweise, wie lange die Werkzeugplätze halten«, so Pascal Schröder. »Dadurch können wir etwa darauf hinweisen, dass die Plätze 1 bis 15 überdurchschnittlich stark beansprucht werden. Der Kunde kann dieses Wissen dazu nutzen, den Werkzeugwechsler zu schonen und so seine Lebensdauer verlängern.«

  • Das Dashboard von Condition-Line bündelt und visualisiert alle Daten der verbundenen Maschinen. Bild: Chiron

    Das Dashboard von Condition-Line bündelt und visualisiert alle Daten der verbundenen Maschinen. Bild: Chiron

  • Pascal Schröder, Projektleiter Condition Monitoring bei Chiron in Tuttlingen: »Werkzeugmaschinen werden immer mehr zu einem mechatronischen System.« Bild: Chiron

    Pascal Schröder, Projektleiter Condition Monitoring bei Chiron in Tuttlingen: »Werkzeugmaschinen werden immer mehr zu einem mechatronischen System.« Bild: Chiron

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