Werkzeugmaschinen-Komponenten mit Sensorik und Signalanalyse überwachen

Anbieter zum Thema

Maxon Motor GmbH

WITTENSTEIN SE

Renishaw GmbH

Werkzeugmaschinenlabor WZL RWTH Aachen

Die Signale der externen Sensoren und die steuerungsinternen Daten werden erfasst und in einer eigens entwickelten Signalanalysesoftware analysiert. Dazu werden Kennwerte im Zeitbereich, beispielsweise Maxima, Minima, Root Mean Square (RMS), Standardabweichung, und im Frequenzbereich gebildet, ausgewertet und visualisiert. Für eine konkretere Analyse der Daten werden die Kennwerte in Korrelation betrachtet und mit Methoden der Mustererkennung untersucht.

Typisierung von Schäden anhand von Mustern und Korrelationen

Typische Muster und Korrelationen von Grenzwerten sollen dann möglichst abstrakt in einer Datenbank einem Schadensbild zugeordnet werden. Das Ziel ist es, Möglichkeiten zur Zustandsüberwachung im Hinblick auf typische Schäden zu entwickeln. Es sollen Aussagen über die Ausprägung und die Art von typischen und häufig auftretenden Schädigungen getroffen werden.

Das Diagnosesystem soll je nach Anforderung des Kunden entsprechend skaliert und in die Steuerungslandschaft der Maschine integriert werden. Dabei bestimmen Parameter wie Zuverlässigkeit der Zustandsprognose, zu überwachende Komponenten sowie die Art des Bearbeitungsprozesses die Auswahl der benötigten Sensorik und Auswertungsalgorithmen. Im Fall der steuerungs- oder antriebsintegrierten Überwachung werden die für die Antriebsregelung benötigten Signale wie Drehzahlen, Ströme und Drehmomente zusätzlich für die Überwachung verwendet. Dies erspart die teure Installation von Zusatzsensorik.

Unterschiedliche Überwachungsstrategien kombinieren

Im Zuge der Weiterentwicklung und Verbreitung von standardisierten Schnittstellen, zum Beispiel Profibus und Profinet, bieten sich auch kombinierte Überwachungsstrategien an, die Vorteile beider Konzepte vereinen. Je nach Auslegung des Diagnosesystems wird entschieden, ob ein zusätzlicher Mess- und Diagnoserechner zur Überwachung und Auswertung der anfallenden Sensorsignale notwendig ist oder ob die Leistungsfähigkeit der Steuerung ausreichend ist, sodass alle notwendigen Algorithmen in die Bedieneinheit der Steuerung (HMI) und in den NC-Kern integriert werden können (Bild 2). Mit mehreren Forschungsprojekten und bilateralen Projekten im Bereich der vorbeugenden Instandhaltung und Zustandsüberwachung hat das Werkzeugmaschinenlabor somit eine große Zuverlässigkeitsoffensive rund um Produktions- und Werkzeugmaschinen gestartet.

Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher ist Direktor des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen; Dr.-Ing. Stephan Witt und Dipl.-Ing. Wieland Klein sind wissenschaftliche Mitarbeiter.

(ID:258920)