Predictive Maintenance MotorView überwacht Motor und Umrichter

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Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Eines der Kernpunkte beim Thema Industrie 4.0 ist die sichere Überwachung von Fertigungs- und Bearbeitungsprozessen schnell drehender Maschinen. Die von BMR entwickelte Lösung MotorView dient der Prozessvisualisierung und präventiven Werkzeugkontrolle. Sie kommt zum Einsatz, wenn ein Motor-Umrichter-System mit einer intelligenten Prozessüberwachung ausgerüstet werden soll.

Das von BMR entwickelte System MortorView zur Leistungs- und Belastungsanalyse erfasst Spannung und Strom in den einzelnen Motorphasen und ermöglicht eine detailreiche Analyse sämtlicher Motorparameter. Über den gesamten Drehzahlbereich des Motors werden Scheinleistung und Motorfrequenz präzise bestimmt.

Für jede Maschine geeignet

Nach Herstellerangaben eignet sich MotorView für alle Anwendungen, in denen ein Spindel-Umrichter-System im Einsatz ist, beispielsweise bei Fräsmaschinen, bei denen oft auch mehrere Arbeitsgänge mit verschiedenen Fräsern erfolgen. Hier lässt sich mit MotorView jeder Bearbeitungsschritt direkt verfolgen.

Mit diesem Messgerät lässt sich jede Maschine ausstatten, so Hersteller BMR. Das gelte sowohl für die Konzeption neuer Maschinen als auch für die Nachrüstung und Aufbereitung älterer Maschinen.

MotorView besteht aus zwei Komponenten, dem Sensorik-Teil und der Anzeigeeinheit. Der Sensorik-Teil wird in die Motorleitungen zwischen Umrichter und Motor eingeschleift. Dadurch laufen die Motorphasen über das Gerät, das alle Informationen über Spannungen und Ströme erfasst und speichert. Das Display (Anzeige und Bedienung) ist via Steckverbinder mit des Sensorik-Einheit verbunden und stellt den erfassten Lastzustand der Spindel grafisch dar. Zur Kommunikation und Integration mit der Maschinensteuerung gibt es ein digitales und serielles Interface.

Der BMR-Entwicklungsingenieur Dipl.-Ing. Frank Buchholz erklärt: „Motorview kann die Daten über Lastzustände der Spindel feinfühlig erfassen und darstellen. Ein Lastzustand des Motors bildet in der Regel auch den Bearbeitungsvorgang ab, was wertvolle Rückschlüsse ermöglicht, ob der Prozess ordnungsgemäß abläuft oder sich Probleme ankündigen. Durch diese vorausschauende Werkzeugkontrolle ist ein ungeplanter Maschinenstillstand vermeidbar.“

Direktes Abbild des Bearbeitungsprozesses

MotorView werde damit auch zu einem Instrument für die Qualitätssicherung und trage, langfristig gesehen, zur Kostenreduzierung in der Produktion bei. Denn durch frühzeitiges Erkennen von Schneidleistungsminderung durch stumpf werdende Werkzeuge bietet es dem Anwender die Möglichkeit zum rechtzeitigen Werkzeugwechsel, bevor es zu einer Verschlechterung der Prozessqualität oder im schlimmsten Fall zu einem Werkzeugbruch kommt.

Neben diesen wichtigen Funktionen erkennt MotorView frühzeitig weitere Probleme, wie beispielsweise Lagerverschleiß der Spindel, den Ausfall eines Motorkabels, Regelschwingungen oder Parametrierfehler im Antriebssystem. Durch die feinfühlige Sensorik ist immer eine direkte Abbildung des Bearbeitungsprozesses möglich, betont BMR.

Das Bild ganz oben zeigt rechts das Messsystem (Sensorik-Teil) und links die Anzeige- und Bedieneinheit. Das Messsystem ist auch ohne Display nutzbar; alle Daten sind von der übergeordneten Maschinensteuerung via Interface auslesbar. Auch lassen sich alle Schwellwerte hierüber konfigurieren. Zusätzlich dazu werden die wichtigsten Ereignisse in Echtzeit über die digitale und analoge Schnittstelle ausgegeben.

Umrichter in Modulbauweise

BMR-Geschäftsführerin Susanne Brittling: „Als Spezialist für Antriebstechnik haben wir unser Leistungsspektrum in den letzten Jahren bestens auf die Anforderungen der Industrie 4.0 vorbereitet. Dazu gehören auch Umrichter in Modulbauweise. Der Umrichter SFU 400 ist der kleinste Frequenzumrichter auf dem Markt mit der für seine Baugröße höchsten Ausgangsleistung von 380 VA. Ihn ergänzt der Modul-Frequenzumrichter SFU 1000.“

Das Leistungsspektrum umfasst jetzt Ansteuerungen von 80 bis 1.000 VA auf miniaturisierter Montagefläche. Die Formate dieser Geräte sind für den Einsatz in kleinen bis mittelgroßen Fräs- und Schleifautomaten sowie für alle CAD/CAM-System mit Hochdrehzahlantrieben optimiert. Das Anpassen an die Kundenwünsche hinsichtlich Montageanforderung oder Ein- und Ausgänge ist möglich.“

Hinsichtlich den Industrie-4.0-Anforderungen hat der Umrichter SFU 1000 beispielsweise vier parametrierbare Ausgänge, von denen drei als aktive Ausgänge mit 0/24-V- Pegel realisierbar sind. Damit lassen sich direkt ohne Zusatzbeschaltung SPS-Eingänge ansteuern. Als Antwort auf die steigenden Sicherheitsanforderungen ist im SFU1000 standardmäßig ein STO-Modul integriert. Durch das sicher abschaltbare Drehmoment (Safe Torque Off) wird zuverlässiger Schutz gegen unbeabsichtigtes Anlaufen garantiert.

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