Kistler-Telemetrie bringt Licht in die bisherige „Black Box“

Das stationäre Basismodul 5290A wird fest auf einer Maschinenkomponente installiert und übernimmt die kabellose, verschleißfreie Kommunikation mit dem mobilen Landungsverstärker per Nahfeldtelemetrie. Sobald sich das mobile Verstärkermodul an einer definierten Position über dem stationären Basismodul befindet, laufen parallel zwei unterschiedliche Prozesse ab: Das Basismodul versorgt einmal das Ladungsverstärkermodul berührungslos und induktiv mit Energie. Dadurch arbeitet das System vollständig batterielos sowie wartungsfrei und ist explizit für den 24/7-Dauerbetrieb ausgelegt. Gleichzeitig sendet das mobile Modul den digitalisierten, hochauflösenden Messdatenstrom in Echtzeit an das Basismodul, das die Prozessdaten über Standardschnittstellen (Analogausgang oder Ethernet) an übergeordnete Prozessüberwachungssysteme wie Kistler-„maXYmos“ oder direkt an eine Maschinensteuerung oder Überwachungssoftware weiterleitet. So verwandelt die Telemetrie die „Black Box“ verfahrender Maschinenkomponenten in eine transparente, datengetriebene Grundlage für Prozessoptimierung, Qualitätssicherung und Condition Monitoring. Präzise Echtzeitmessungen sind damit erstmals zuverlässig und wartungsfrei auf rotierenden und linear bewegenden Maschinenkomponenten – selbst an schwer zugänglichen Stellen – möglich.

Die Zerspanung als gutes Beispiel für ein Einsatzfeld:

In Werkzeugmaschinen mit Revolvern oder Mehrspindel-Drehmaschinen sind die Schnittkräfte entscheidend für die Prozessstabilität und die Produktqualität. Das zweiteilige TMS erlaubt es, einen Einkomponenten-Piezo-Sensor direkt im Werkzeughalter oder auf anderen verfahrenden Strukturen zu platzieren. Der Sensor kann so in unmittelbarer Nähe zur Werkzeugschneide integriert werden, was im Serienprozess bislang oftmals nicht möglich war. Das kompakte Ladungsverstärkermodul verfährt dabei mit der Struktur. Durch das Einkoppeln mit dem Basismodul, über die Schwenkbewegung des Werkzeugrevolvers, wird das Ladungsverstärkermodul mit Spannung versorgt, was es diesem ermöglicht, das Signal zu digitalisieren und kabellos auf das stationäre Basismodul zu übertragen. Die gewonnenen hochauflösenden Daten ermöglichen eine vorausschauende Wartung, indem beispielsweise ein langsamer Anstieg der Schnittkraft als Hinweis auf Werkzeugverschleiß dient. Somit können Mitarbeitende Werkzeugwechsel rechtzeitig durchführen, bevor Toleranzverletzungen oder ein Werkzeugbruch auftreten. Gleichzeitig erlauben die präzisen Kraftmessungen eine gezielte Prozessoptimierung, indem Vorschub, Drehzahl und Schnittparameter sich so anpassen lassen, dass Werkzeuge ideal genutzt werden. Kritische Situationen wie plötzliche Kraftspitzen erkennt das Prozessüberwachungssystem in Millisekunden. Ein Maschinenstopp verhindert teure Folgeschäden an Revolver, Spindel oder Werkstück zuverlässig – und schafft damit die Grundlage für eine weitergehende Automation, die langfristig auch den Betrieb in Geisterschichten ermöglicht. Die optimierte Werkzeugstandzeit reduziert dabei die Anzahl der Werkzeugwechsel, entlastet das Personal und verringert Maschinenstillstände – was die Gesamtanlageneffektivität (OEE) unmittelbar erhöht.

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Fügen und Montieren sind weitere Einsatzfelder für das TMS

Auch bei Montageprozessen auf verfahrenden Rundtischen, wie dem Einpressen von Stiften, Nieten sowie dem Clinchen, spielt die exakte Kontrolle der Fügekraft eine zentrale Rolle für die Qualität der Verbindung. Im TMS können der Kraftsensor und der Ladungsverstärker direkt auf dem mobilen Werkstückträger platziert werden, um die vollständige Prozesssignatur, etwa den Kraft-Weg- oder den Kraft-Zeit-Verlauf, für jeden Fügehub zu erfassen. Diese Daten werden in Echtzeit an die Steuerung übertragen, die daraufhin sofort eine „Gut/Schlecht“-Bewertung für jedes Bauteil liefert. Fehlerhafte Fügevorgänge aufgrund falscher Kraft oder Position erkennt das System in Echtzeit, wodurch eine 100-prozentige Inline-Qualitätskontrolle möglich ist. Ausschuss wird reduziert, fehlerhafte Baugruppen gelangen nicht in nachfolgende Prozessschritte und die Gesamtproduktionsqualität steigt signifikant, während gleichzeitig die manuellen Prüfaufwände in der Qualitätsabteilung deutlich sinken, mit dem langfristigen Ziel einer Null-Fehler-Produktion.

Telemetrie ist der Schlüssel zum Tor in die Industrie 4.0

Telemetrie schafft Transparenz in bislang schwer messbaren, dynamischen Bereichen der Fertigung. Mit zunehmender Vernetzung über das Industrial Internet of Things (IIoT) liefern telemetrische Systeme hochfrequente Datenströme, die KI-gestützte Analysen, digitale Zwillinge und adaptive Steuerungssysteme mit hochwertigem Input versorgen.

Telemetrische Messsysteme werden damit zum zentralen Element von Industrie 4.0. Die hochwertigen Daten bilden die Basis für eine präzisere Prozesskontrolle, höhere Produktqualität und verbesserte Anlagenverfügbarkeit. Gleichzeitig legen sie den Grundstein für zukünftige Innovationen in der Smart Factory. Telemetrisch gewonnene Prozesssignaturen ermöglichen reaktive Inline-Qualitätskontrolle, vorausschauende Wartung und datengestützte Entscheidungen, die Taktzeiten, Prozessstabilität und Anlagenverfügbarkeit nachhaltig verbessern.

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