Jetzt kann`s auch rundgehen ... Telemetrisches Kistler-Messsystem liest Daten direkt in der Drehmaschine

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Mit dem neuen Telemetrischen Messsystem (TMS) von Kistler gelinge erstmals die kabellose und verschleißfreie Signalübertragung zur Prozess- und Werkzeugüberwachung ...

In modernen, hochdynamischen industriellen Produktionsumgebungen dominieren automatisierte Prozesse. Doch speziell dort, wo Komponenten sich drehen oder linear verfahren, stößt die klassische kabelgebundene Messtechnik an physikalische und wirtschaftliche Grenzen. Egal, ob es sich um Revolverdrehmaschinen für automatisierte Werkzeugwechsel, eng getaktete Rundtisch-Montageanlagen oder automatisierte Robotergreifer handelt: In der industriellen Fertigung sind verfahrende und indexierende Maschinen- oder Produktionsliniensysteme sozusagen allgegenwärtig. Genau dabei stößt die klassische Sensortechnik jedoch an ihre Grenzen. Denn während stationäre Messaufbauten in Produktionsmaschinen etabliert sind, bleiben verfahrende Komponenten häufig eine „Black Box“. Indirekte Messgrößen, wie die Überwachung des Spindelstroms oder der Antriebsleistung, liefern zwar Anhaltspunkte, sind aber besonders bei geringen Kräften nicht ausreichend sensitiv. Und wenn bereits sehr kleine Kräfte, Dehnungen oder spezifische Beschleunigungswerte über Gut und Schlecht entscheiden, liefert die indirekte Überwachung kein verwertbares Signal. Damit fehlen diese Daten folglich für Qualitätsnachweise in Echtzeit, und um Abweichungen frühzeitig zu erkennen, Taktzeiten zu optimieren und Wartungsarbeiten vorausschauend zu planen. Doch das alles sind bekanntlich Kernforderungen moderner Produktionssysteme.

Messen am Ort des Maschinengeschehens ist nicht trivial

Und oft liefern nur Messungen nahe dem Angriffspunkt aussagekräftige Werte. Doch die physische Kabelführung macht solche Installationen in der Praxis bis dato nahezu unmöglich. Bei indexierenden oder linear verfahrenden Achsen ist eine durchgängige Kabelführung außerdem der größte Schwachpunkt, weil mechanische Belastungen, kontinuierliche Bewegung und enge Biegeradien zu schneller Materialermüdung führen. Und Schleifringe verschleißen durch Reibung, Kabel können brechen. Zwar lösen batteriebetriebene Sensoren das Problem der physischen Kabel, erfordern jedoch einen hohen Wartungsaufwand und sind in hoch getakteten 24/7-Produktionen oft unpraktikabel – womit weder verschleißfreie Konnektivität noch ein wartungsfreier Dauerbetrieb gewährleistet sind. Hochsensitive, piezoelektrische Sensoren (PE) für Kraft, Druck oder Dehnung liefern aussagekräftige und hochdynamische Messresultate. Um jedoch die höchste Auflösung selbst kleinster Prozesskräfte im Newton-Bereich zu garantieren, müssen die Sensoren so nah wie möglich am Prozess sein – also ab besten direkt an den verfahrenden Maschinenkomponenten, wie Werkzeughalter oder Greifer. Das ist der Punkt, an dem die technologische Herausforderung beginnt! Wie wird etwa der Ladungsverstärker eines PE-Sensors zuverlässig mit Energie versorgt? Und wie gelangen ihre hochauflösenden Signale störungsfrei an die Steuerung?

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Ein zweiteiliges System schafft bisherige Grenzen auf die Seite

Diese entscheidende Hürde beim Messen auf verfahrenden Maschinenkomponenten nimmt aber das telemetrische Messsystem (TMS) von Kistler. Es basiert auf einem zweigeteiltem System, das Energieversorgung und Datenübertragung voneinander entkoppelt. Es handelt sich dabei zum Einen um ein mobiles Ladungsverstärkermodul und zum Anderen um ein stationäres Basismodul zur Signalkonditionierung. Das mobile Ladungsverstärkermodul 5190A wird dazu direkt auf der verfahrenden Maschinenkomponente montiert und unmittelbar mit dem piezoelektrischen Sensor verbunden. PE-Sensoren erzeugen nur sehr kleine elektrische Ladungen im Pikocoulomb-Bereich. Das 5190A wandelt dieses Signal direkt vor Ort in ein robustes, niederohmiges Spannungssignal um, digitalisiert es und gewährleistet so eine hohe Signalintegrität, die selbst unter rauen Bedingungen aufrechterhalten bleibt. Mit Schutzklasse IP67 ist das Modul für anspruchsvolle raue Industrieumgebungen auch ausgelegt. Seine kompakte Bauform ermöglicht eine flexible Montage, sowie einen schnellen Wechsel von Sensoren und Werkzeugen – ohne den Produktionsprozess zu unterbrechen.

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