Bauer TorqueControl4.0: Getriebemotor wird intelligenter Antrieb

Der Autor Simon Scharpf ist Entwicklungsingenieur bei Bauer Gear Motor

Inhaltsverzeichnis

1. Mechanische Drehmomentbegrenzer dienen als Opferteil
2. TorqueControl4.0 ist intelligente, elektronische Steuerung
3. TorqueControl4.0 kann unabhängige Abschaltung des Drehmoments bewirken
4. Motor behält Standard-Schutzart IP65

Die Vorteile des IIoT sind gut dokumentiert und Hersteller auf der ganzen Welt investieren in intelligente Fabriken, um Produktionsabläufe zu verbessern. Die meisten kleinen und mittleren Fertigungsunternehmen haben jedoch nicht die Ressourcen, um Millionen von Euro für den kompletten Neuaufbau ihrer Fabriken zu investieren. Wo immer es also möglich ist, herkömmliche passive Technologie in ein intelligentes Netzwerk zu integrieren, stellen viele Hersteller die Frage: „Wie kann ich meine vorhandene Infrastruktur aufrüsten?“

Der Beitrag von Bauer Gear Motor zur „vierten industriellen Revolution“ (Industrie 4.0) begann, als ein langjähriger Kunde genau diese Frage stellte, wie Entwicklungsingenieur Simon Scharpf erklärt:

„Ein Kunde, mit dem wir schon vorher sehr eng zusammengearbeitet haben, bat uns, eine Alternative zu mechanischen Überlastkupplungen zu untersuchen. Er suchte nach einer Lösung, die für die Drehmomentüberwachung und -steuerung von Fördersystemen effizienter wäre und idealerweise eine verbesserte Leistung im Betrieb und eine kürzere Reaktionszeit im Fall einer Drehmomentüberlastung bieten sollte. Wir stellten schnell fest, dass eine elektronische Lösung der beste Weg ist, um diese Anforderungen zu erfüllen, und dass diese den zusätzlichen Vorteil bietet, konkrete Daten über IO-Link in die Cloud übertragen zu können.“

Mechanische Drehmomentbegrenzer dienen als Opferteil

Mechanische Drehmomentbegrenzer schützen den Antriebsstrang, indem sie bei Erreichen einer bestimmten Drehmomentbelastung nach dem Prinzip der Sollbruchstelle ansprechen – und dienen so als Opferteil. Dies ist ein einfaches aber wirksames Mittel zum Schutz von Anwendungen wie Bandförderanlagen, bei denen ein Fremdkörper den Antriebsstrang blockieren und unerwartete Lasten hervorrufen kann. Zwar ist die mechanische Lösung äußerst effektiv und die Höhe des Ausfalldrehmoments kann genau eingestellt werden, sie führt aber im Überlastungsfall immer noch zu längeren Ausfallzeiten. Die mechanische Kupplung muss dann teilweise demontiert und wieder eingekuppelt werden, was je nach Anwendung von 30 Minuten bis zu mehreren Stunden dauern kann.

Ebenso anzumerken ist, dass das mechanische System in sich geschlossen ist und nur eine binäre Steuerung erlaubt, das heißt entweder ein- oder ausgekuppelt. Bei modernen Herstellern, wie zum Beispiel dem Kunden, der bei Bauer anfragte, besteht der Wunsch, die Kontrolle innerhalb der Produktionslinie zu erhöhen, um die Flexibilität zu vergrößern. Obwohl ein mechanischer Drehmomentbegrenzer im Überlastungsfall vor Schäden schützen kann, sind eine Drehmomentüberwachung oder die Anwendung von vorbeugenden Maßnahmen durch ihn nicht möglich. Die meisten modernen mechanischen Drehmomentbegrenzer verfügen über einen Sensor, der den Bediener im Falle einer Überlastung warnen kann. Dieser Prozess einer einseitigen Datenübermittlung trägt zur schnellen Erfassung eines Problems bei, erreicht aber doch nicht das Niveau der von einer echten IIoT-Lösung gebotenen Vorteile.

TorqueControl4.0 ist intelligente, elektronische Steuerung

Die Lösung TorqueControl4.0 von Bauer ist eine intelligente, elektronische Steuerung, mit der sich alle am Stromnetz betriebenen Bauer-Getriebemotoren kostengünstig und ohne Frequenzumrichter in ein Industrie-4.0-Netzwerk integrieren lassen. Sie ermöglicht es dem Betreiber, ein flexibles – aber dennoch präzises – Überlastmoment einzustellen und die Leistung ständig zu überwachen. Dies ermöglicht vorbeugende Wartungsmaßnahmen, wenn Unregelmäßigkeiten auftreten. Sollte eine Überlast festgestellt werden, kann die zentrale Steuerung die Informationen an die Produktionslinie übermitteln und alle Maschinen stoppen, solange die Überlastsituation behoben wird. Sobald das Problem behoben ist, ist der Neustart der Anlage über das Netzwerk ein einfacher Prozess.

Durch die Möglichkeit, TorqueControl4.0 über IO-Link mit dem Industrie-4.0-Netzwerk zu verbinden, können erstmals die Umgebungsdaten eines Standard-Getriebemotors in Echtzeit überwacht werden, sodass sofort darauf reagiert werden kann. Dies wiederum erhöht die Funktionalität und Leistung des Getriebemotors, wobei auch Funktionen wie Sanftanlauf und Sanftstopp verfügbar werden sowie die Möglichkeit, die Magnetisierung des Motors unabhängig von der Last zu optimieren – was den Wirkungsgrad des Motors unter Teillastbedingungen deutlich erhöht.

TorqueControl4.0 kann unabhängige Abschaltung des Drehmoments bewirken

Simon Scharpf erläutert weiter: „TorqueControl4.0 ermöglicht nicht nur die Überwachung von Betriebszustand, Betriebsstunden, Temperatur und Lastzyklus, sondern kann auch eine unabhängige Abschaltung des Drehmoments bewirken und Zustandsdaten wie Strom, Spannung oder Leistung liefern. Die Parameter können so eingestellt werden, dass der Antrieb im Falle einer Überlastung innerhalb von Millisekunden abgeschaltet wird, um eine Beschädigung des Antriebsstrangs zu verhindern. Zugleich kann der Betreiber den Anlaufstrom wie bei einem herkömmlichen Sanftstarter begrenzen.

Durch die kontinuierliche Lastpunktüberwachung kann TorqueControl4.0 die Spannung so einstellen, dass der Antrieb im Teillastbereich effizient läuft. Wir gehen davon aus, dass dies den Wirkungsgrad des Motors in einigen Fällen um bis zu 25 Prozent erhöht.“

Motor behält Standard-Schutzart IP65

TorqueControl4.0 ist in den Klemmenkasten des Motors integriert, sodass der Motor seine Standard-Schutzart IP65 beibehält. Das System ist für ein breites Anwendungsspektrum mit einem Leistungsbedarf bis zu 2,2 kW ausgelegt und eignet sich damit besonders für den Einsatz in der Fördertechnik, in der Intralogistik oder in Prozessen, die unter Last starten und eine hervorragende Energieeffizienz und schonende Leistungsversorgung erfordern.

Durch TorqueControl4.0 kann jeder am Stromnetz betriebene Getriebemotor ohne Frequenzumrichter in das IIoT integriert werden. Mit seiner kontinuierlichen Datenerfassung passt TorqueControl4.0 optimal zur intelligenten Fabrik der Zukunft. Von den an die zentrale Steuereinheit übermittelten Daten profitiert letztlich die gesamte Produktionslinie. Auf diese Weise können Fertigungsunternehmen eine Technologie aus dem 19. Jahrhundert mit minimalen Investitionen und Unterbrechungen in die moderne Produktionslinie des 21. Jahrhunderts überführen.

„Industrie 4.0 ist keine Modeerscheinung oder eine vorübergehende Lösung, sondern der nächste entscheidende Schritt in der Weiterentwicklung der Fertigungstechnik. Bauer leistet seit fast 100 Jahren Pionierarbeit im Bereich Getriebemotortechnik, wobei Zuverlässigkeit und Effizienz immer unsere vorrangigen Ziele sind. TorqueControl4.0 ist der jüngste Schritt auf unserem Weg und unser erster Schritt in dieses aufregende neue Paradigma der Technik.“ (jke)

www.bauergears.com

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