Hannover Messe 2017 Sensorlager als Datensammler wird Standardprodukt

Autor: Stefanie Michel

Schaeffler bringt ein Standardlager mit integrierter Sensorik auf den Markt, das bis zu vier Messgrößen aufnehmen kann. Wir sprachen mit Dr. Andreas Schiffler, Leiter Systems Engineering, was das Besondere an diesem Lager ist, wo es eingesetztwerden kann und wie es weiterentwickelt wird.

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Das FAG-Variosense-Lager ist eine Kombination aus Standardwälzlager und Sensorcluster und stellt mehrere Sensorsignale für die Maschinen- und Prozessüberwachung zur Verfügung.
Das FAG-Variosense-Lager ist eine Kombination aus Standardwälzlager und Sensorcluster und stellt mehrere Sensorsignale für die Maschinen- und Prozessüberwachung zur Verfügung.
(Bild: Stefanie Michel/MM)

Sensorlager sind nichts Neues. Doch was ist das Besondere am Variosense-Lager?

Da stimme ich zu; Sensorlager sind nichts Neues. Das Besondere ist, dass mehrere Messgrößen – also mehrere Sensoren – in einem Sensorcluster vereint sind. Der eine Aspekt ist, Messgrößen über eine einzige Verbindung verfügbar zu machen. Der zweite Aspekt ist die Konfiguration dieser Messgrößen, also welche Messgrößen gemessen werden sollen. Ein weiterer Punkt ist die Integration von mehreren Funktionen am standardisierten Wälzlager.

Wie funktioniert das mit den verschiedenen Messgrößen und der Konfiguration?

Benötige ich für meine Applikation beispielsweise Drehzahl und Temperatur; dann ist es möglich, das Produkt genau so zu konfigurieren, so zu bestücken. Es ist ebenfalls möglich zu sagen, ich will Temperatur und Kraft messen. Dann sieht das Produkt vom Design her und von dem, was der Konstrukteur berücksichtigen muss, identisch aus, hat aber eine andere Sensorkonfiguration. Eine dritte Besonderheit ist die Zukunftssicherheit: Wenn sich die Sensorik weiterentwickelt – wir arbeiten ja auch an neuen Funktionsmodulen – muss der Kunde nichts an seiner Konstruktion (Dimension, Signalführung) ändern.

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Lässt sich das Sensorcluster während der Lebensdauer verändern?

Das ist eine gute Frage! Da muss man differenzieren. Den Sensorcluster an sich können Sie nicht verändern. Ist er einmal gefertigt, hat er zum Beispiel den Stempel „Konfiguration Temperatur-, Vibrations- und Drehzahlmessung“ aufgedruckt. Das einzige, was möglich ist, sind Änderungen über Software. So gibt es eine Möglichkeit, Funktionalitäten zu updaten, aber an der eigentlichen Konfiguration können Sie nichts ändern. Im Moment ist Lager und Sensor immer ein Teil. Wenn Sie eine neue Funktionalität wollen, müssen Sie das Lager ausbauen – das ist ein technischer Fakt. Aber der Vorteil ist: der Bauraum und der Stecker bleiben stets gleich.

Aus welchen Komponenten besteht die Einheit?

Es ist vom System her so aufgebaut: Es gibt immer ein Wälzlager, ein Sensorcluster, eine leitungsgebundene Verbindung und eine Auswerteeinheit oder Interfacebox. Diese Interfacebox ist nur dann nötig, wenn weitere Messgrößen als die Drehzahl gemessen werden. Wenn man nur die Drehzahl messen will, braucht man keine Box. Diese Interfacebox macht nichts anderes als die Signale des Sensorclusters in marktüblichen Schnittstellen zur Verfügung zu stellen. Wir haben dort eine analoge und eine digitale Schnittstelle, die dann der Kunde in seine Steuerungssysteme integrieren kann.

Schaeffler kommt aus der Mechanik. Werden die Sensoren im Haus entwickelt oder arbeitet man mit Partnern zusammen?

Diese Sensorik wurde bei uns im Haus entwickelt. Das bedeutet: Elektronikhardware- und Elektroniksoftwareentwicklung geschieht bei Schaeffler. Wo wir uns Partner beziehungsweise Expertise hinzuholen, ist die Fertigung dieser Komponenten: bei der Leiterplattenbestückung, der Produktion, der Gehäuseherstellung und der Produktvalidierung.

Sie hatten einmal gesagt, dass das Lager ein „Enabler“ für die Digitalisierung sei. Was versteht man darunter?

Wenn Sie Anlagen haben, die ohnehin schon laufen, möchte man beispielsweise weiter an der Optimierung der Prozesse arbeiten. Die erste Phase dabei ist die Analyse: Was sind meine Verluste, was sind meine bestimmten Größen? Dann muss man aus dieser Analyse geeignete Hebel erkennen und das Ganze optimieren. Der Enabler kommt jetzt ins Spiel: er ist als integrierter Sensor die Komponente, welche diese Analyse überhaupt ermöglicht und eine stetige Überwachung gewährleisten kann. ein sensorisches Wälzlager ist somit ein Grundbaustein für die Digitalisierung, ein Datenlieferant.

Das Sensorlager basiert auf Standardwälzlagern. Wo sind die Grenzen des Einsatzes?

Das ist letztendlich auch eine Frage von Gesetzen, eine Frage der CE-Konformität. Es gibt Applikationsbereiche – beispielsweise Luftfahrt, Medizintechnik oder explosionsgeschützte Bereiche – da gelten ganz spezielle Regularien. Dafür ist das Produkt zunächst nicht entwickelt. Es ist für einen breiten, industriellen Markt gedacht. Was man ebenfalls sagen muss: Das Variosense-Lager hat ein Sensorcluster – einen Ring – und damit verbunden ist ein gewisses Konzept im Aufbau. Hier gibt es eine Grenze hinsichtlich des Durchmessers, bis wohin dieses Konzept wirtschaftlich sinnvoll ist. Sie müssen sich vorstellen, wenn Sie ein Lager mit 1 m Durchmesser haben, dann ist es nicht mehr sinnvoll, die integrierte Sensorik dort auf einen ein Meter großen Ring zu verteilen. Es gibt gewisse Durchmessergrenzen, ab denen dann das Konzept einfach anders aussieht. Deswegen haben wir uns bewusst zunächst diesen Durchmesserbereich der Kugellagerbaureihe von 6205 bis 6210 vorgenommen.

Wird es dann für größere Lager andere Konzepte geben, um die Sensorik anzubringen?

Genau. Konkret gesprochen brauche ich dann, wenn ich ein Lager mit einem deutlich größeren Durchmesser habe, eben keinen geschlossenen Ring mehr, sondern – im übertragenen Sinne – nur ein „Kuchenstück“ oder ein Segment. Der Sensor, der darin ist, die Messtechnik oder die Funktionalität, ist wieder im gleichen Umfang oder Rahmen verfügbar, hat aber einen anderen mechanischen Aufbau. Diese Entwicklung ist auf der Weg hin zu anderen Lagertypen und anderen Größen zu sehen. Dennoch: Die Wahl, warum wir uns mit den jetzigen Größen beschäftigen, ist ganz klar: Wir wollen unseren Kunden eine möglichst breite Anwendbarkeit bieten.

Wie wird das Produkt weiterentwickelt? Sie hatten ja schon weitere Messgrößen angesprochen.

Es gibt zwei Entwicklungsrichtungen. Die eine betrifft die Funktionalität: Wir entwickeln uns bei den Messgrößen weiter, wie zum Beispiel Vibration oder Drehwinkel. Wir entwickeln aber nicht nur Sensoren, sondern auch Aktoren, die zum Beispiel eine Energieerzeugung ermöglichen; es kann aber auch ein Datenspeicher sein oder eine individuelle Identifikation. Das ist ein wichtiges Thema bei der Digitalisierung: Wenn ich einen Sensor habe, der mir wichtige Information liefert, dann ist das auch ein Thema der Sicherheit. Das ist die eine Entwicklungsrichtung. Die andere beschäftigt sich mit den Adaptionen, entwickelt also die mechanischen Teile weiter. Das geht in die Richtung ein größeres Portfolio an Lagerungen und Führungen mit dem Sensorcluster auszustatten.

Schaeffler auf der Hannover Messe 2017: Halle 22, Stand A12

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Über den Autor

 Stefanie Michel

Stefanie Michel

Journalist, MM MaschinenMarkt