TAE-Serie Grundlagen der Technik, Teil 3

Monitoring von Schleppketten

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Sinn und Zweck von Schleppkettensystemen ist, dass die mechanisch robustere Schleppkette die auftretenden Zugspannungen aufnimmt und die Leitungen dadurch entsprechend wenig belastet werden. Damit dies funktioniert, ist dem Einbau der Leitung in die Schleppkette besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Ist die Leitung eingebaut, gilt es beginnende Leitungsschäden früh zu finden, um ungeplante Anlagenstillstände zu vermeiden.

Inhaltsverzeichnis

1. Konventionelle Prüfung der installierten Leitungen
2. Laufüberwachung mit Kameras
3. Integrierte Sensorik als Frühwarnsystem
4. Zu dieser Serie

Kabel und Leitungen sind anspruchsvolle technische Produkte, die oft unterschätzt werden. Es ist zwar keine Kunst, Kabel und Leitungen zu finden, die eine bestimmte Funktion erfüllen, aber äußere Einflüsse, wie zum Beispiel extreme Temperaturen oder mechanische Beanspruchungen, wirken sich oft gravierend auf die Lebensdauer von Kabeln und Leitungen aus. Deshalb müssen die Einsatzbedingungen bei der Auswahl von Leitungen beachtet werden.

Gerade in Zeiten von Industrie 4.0, Smart Factory und M2M liegen in Energieführungsketten nicht nur Leitungen zur Energieversorgung, sondern auch Datenleitungen, die zum Teil sicherheitsrelevante Informationen und Signale übertragen. Damit fällt bei der Risikobetrachtung die Auswirkung möglicher Leitungsausfälle erheblich stärker ins Gewicht.

Neben der geeigneten Leitung ist deren sachgerechte Installation für die zuverlässige Funktion von Schleppkettenleitungen relevant. Das Anwenderhandbuch „Kabel und Leitungen für bewegte Industrieanwendungen im Zeitalter von Industrie 4.0“ gibt Hinweise und Empfehlungen zum Einsatz von hochflexiblen Leitungen im Industrieumfeld. Praxisbeispiele zeigen Risiken und typische Fehler beim Schleppketteneinsatz auf.

Doch auch bei aller Sorgfalt ist die Lebensdauer von hochflexiblen Leitungen im Schleppketteneinsatz begrenzt. Um ungeplante Anlagenstillstände zu vermeiden, muss der drohende Ausfall einer Leitung rechtzeitig erkannt werden. Es gibt verschiedene Wege, beginnende Leitungsschäden früh zu finden.

Konventionelle Prüfung der installierten Leitungen

Zur Sicherstellung der Funktion von Leitungen im bewegten Einsatz reicht es nicht aus, die Leitungen mit einer Typprüfung, zum Beispiel nach der VDE-Prüfbestimmung VDE-PB-0022:2018–07 „Klassifizierung von flexiblen Industrieleitungen“ sowie der regelmäßigen Chargenkontrolle zu testen und daraus die zu erwartende Lebensdauer hochzurechnen. Das komplexe System aus Leitungen, Schleppkette und Antrieb ist vor Inbetriebnahme einer Abnahmeprüfung zu unterziehen, bei der zunächst die horizontalen und vertikalen Freiräume zu überprüfen sind.

Im Verlauf des Schleppketteneinsatzes ist eine regelmäßige Überwachung der Leitungen wichtig. Die Wartungsintervalle hängen stark von den jeweiligen Einsatzbedingungen ab und sollten grundsätzlich nicht länger als ein Zehntel der zu erwartenden Gesamtanzahl von Biegezyklen sein. Eine regelmäßige Überprüfung des Schleppkettensystems hilft, beginnende Schäden frühzeitig zu erkennen und gegebenenfalls beschädigte Leitungen rechtzeitig auszutauschen. Dadurch können ungeplante Anlagenstillstände durch Ausfall von Leitungen vermieden und somit die Betriebskosten der Anlage erheblich reduziert werden.

Laufüberwachung mit Kameras

Etliche Anwender begrenzen die Überwachung der Schleppkettensysteme nicht mehr auf die periodische Wartung, sondern beobachten das Verhalten der Leitungen während der Laufzeit permanent mit Fotosequenzen oder Videoüberwachung. Auswölbungen, Einschnürungen und Abrieb sind Hinweise auf eine Beschädigung der Leitung und legen deren Austausch nahe. Auch Wärmebilder liefern hilfreiche Indikatoren bezüglich drohender Leitungsausfälle, da beginnende Litzenbrüche zu punktuellen Erhöhungen des Widerstandes und damit zur Erwärmung führen.

Jede Veränderung des Bewegungsablaufes kann ein Indiz für beginnende Leitungsschäden sein. Allerdings erfordert die Beurteilung solcher Bilder viel Erfahrung, da nicht jede Auffälligkeit tatsächlich einen Leitungsausfall ankündigt. Bis jetzt liegen noch nicht viele empirische Ergebnisse als Grundlage für entsprechende Entscheidungsrichtlinien vor. Es wäre wünschenswert, wenn Anwender, die solche Systeme nutzen, ihre Erfahrungen an neutraler Stelle zusammentragen. Verbände wie VDE, VDMA oder ZVEI könnten eine entsprechende Plattform bieten, aber auch Hochschulinstitute, die zu diesem speziellen Thema forschen, könnten die Erfahrungen sammeln und anonymisiert auswerten. Das Labor für angewandte Produktionstechnik (LAP) der Hochschule Trier verfügt durch jahrelange Analyse des Verhaltens von Schleppkettenleitungen über fundiertes Fachwissen und arbeitet unter anderem an einem entsprechenden Monitoringsystem.

Integrierte Sensorik als Frühwarnsystem

Ein neuerer Technologietrend zur Überwachung von Schleppkettenleitungen implementiert Sensoren direkt in das Schleppkettensystem. So gibt es zum Beispiel die Möglichkeit, mechanische Spannungen in der Leitung durch integrierte Sensoren zu erkennen. Punktuelle Erwärmungen können von in die Leitung integrierten Thermofühlern angezeigt werden. Bewegungssensoren erlauben durch Aufzeichnung der erfassten Bewegungsdaten eine bessere Einschätzung der Restlebensdauer. Abriebsensoren zeigen, wann der Kabelmantel so stark beschädigt ist, dass ein sicherer Betrieb nicht mehr gewährleistet ist.

Mit solchen fortschrittlichen Technologien erspart sich der Anwender die Mühe, die Schleppkettenanlage regelmäßig anzuhalten und die entsprechenden Kriterien visuell oder mechanisch zu ermitteln. Aber ob nun konventionelle Kontrolle, Kameraüberwachung oder integrierte Sensorik: entscheidend ist, dass das Energieführungssystem angemessen überwacht wird. Welche Methode dazu sinnvoll ist, hängt nicht nur von den Belastungen des Schleppkettensystems, sondern auch davon ab, welchen Schaden ein Ausfall der betroffenen Anlage hervorrufen würde. eve

www.vde.com


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Zu dieser Serie

Zusammen mit der Technischen Akademie Esslingen stellt die KEM Konstruktion in dieser Grundlagenserie Hintergründe und praktische Einsatzszenarien in aktuellen Technikfeldern zusammen. Tipps zu passenden Seminarangeboten erleichtern die Planung einer praxisorientierten Weiterbildung.

Erschienen sind bereits:

Teil 1: Digitale Zwillinge und aus virtuellen Baugruppen hier.pro/6QiPa

Teil 2: Messverfahren für die Prozessstabilität in der additiven Fertigung hier.pro/7smry

www.tae.de

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