Dank LEONiQ in einer Stunde eine halbe Million Euro sparen

Dresspacks und Schleppketten versorgen Roboter und Produktionsanlagen mit Energie und stellen die Verbindung zu Steuerung und Sensoren sicher. Sie sind im Produktionsalltag sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Werden Beschädigungen oder Verschleiß in diesen essentiellen Komponenten, sozusagen "Lebensadern", rechtzeitig erkannt, dann lassen sich ungeplante und kostspielige Stillstände einer Anlage vermeiden. Zudem können notwendige Wartungsarbeiten optimal in die Betriebsabläufe eingepasst werden.

In einer einzigen Stunde eine halbe Million Euro an Kosten einsparen: Bei so einer Zahl würde jeder Fertigungsleiter wohl von seinem Vorgesetzten umarmt werden. In den Produktionslinien der Industrie können solch hohe Kosten genau dann entstehen, wenn eine Anlage wegen eines plötzlichen Defekts ungeplant stillsteht. Je nach Anwendungsfall und Branche kann ein Produktionsstillstand nicht nur zu Material- und Energieverlusten führen. Es bleiben auch Personalressourcen in der Produktion ungenutzt. Außerdem entstehen zusätzliche Kosten für spezialisierte Notfallteams und Dienstleister, die den Fehler beheben müssen. Ganz abgesehen von etwaigen Malus-Zahlungen oder Sanktionen innerhalb der erweiterten Wertschöpfungskette, welche im Regelfall bei solchen Ausfällen in der Zulieferindustrie mit einhergehen.

Eine Ursache für ungeplante Produktionsstillstände können fehlerhafte Daten- und Energiekabel in Schläuchen an Robotern oder in Schleppketten sein, die unter hohen Belastungen stehen, aber zeitgleich essentielle versorgende Lebensadern der Industrieanlagen darstellen. Verbesserungen in der „Overall Equipment Effectiveness“ (OEE) stehen im strategischen Fokus der Industrie, und die Kabel spielen eine wichtige Rolle, wenn es darum geht, Produktionsprozesse effizienter zu gestalten. LEONI arbeitet daher an intelligenten, digitalen Kabellösungen, welche ihren eigenen Zustand überwachen, aktiv interpretieren und übermitteln können. Klares Ziel im Einsatz dieser Kabel in Produktionsanlagen ist, Stillstände zu vermeiden und die Anlagenverfügbarkeit deutlich zu steigern.

Sichere Energieversorgung von Industrierobotern

Einen möglichen Ansatz dazu gibt es bei Dresspacks von Industrierobotern, welche auch Energiezuführungen genannt werden. Solche Dresspacks bestehen aus Kabeln und Schläuchen, die entlang der Roboter montiert und durch ein Kabelschutzsystem gegen den mechanischen Verschleiß gesichert sind. Ihre wichtigste Aufgabe liegt darin, die am Roboter montierten Werkzeuge mit Daten und Energie in verschiedenen Formen zu versorgen: vor allem mit der für den jeweiligen Vorgang benötigten elektrischen Leistung, aber beispielsweise auch mit Druckluft. Dresspacks enthalten zudem ein Vielzahl an Datenleitungen,-können zusätzlich Kühlwasserschläuche oder sogenannte Profilschläuche mitführen, durch welche für die Produktion benötigte Verbindungselemente wie Nieten oder Schrauben mit Hilfe von Druckluft an die Bearbeitungsstelle gebracht werden.

Durch die vielfältigen, ständig wiederkehrenden Bewegungsabläufe sind die Dresspacks und die darin enthaltenen Komponenten hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Deswegen müssen sie sehr flexibel und torsionsbeständig sein. Um dem Roboter dabei einen größtmöglichen Bewegungsraum zu erhalten, müssen sie außerdem so eng wie möglich am Roboter geführt werden, damit sie nicht mit den zu bearbeitenden Bauteilen oder anderen Anlagenteilen kollidieren. Beim Hin- und Zurückfahren müssen die Kabel ausreichend Längenreserven haben, um translatorische und rotatorische Bewegungen auszugleichen. Die Folge ist, dass die Energiezuführung jedes Roboters auf die jeweiligen Anforderungen hin ausgelegt werden muss – und das betrifft typischerweise mehrere hundert Roboter innerhalb einer Produktionsanlage.

Verschleißgrenzen frühzeitig erkennen

An dieser Stelle wird der große Mehrwert deutlich, den intelligente Kabel für eine deutlich erhöhte Anlagenverfügbarkeit darstellen. Sowohl bei standardisierten Fertigungsstraßen, aber gerade auch bei sehr individuell ausgelegten Produktionsanlagen ist es wichtig, den Zustand jeder einzelnen Komponente der Energiezuführung zu kennen. Der größte Vorteil innerhalb der Integration der Schlüsseltechnologie LEONiQ liegt darin, ungeplante Produktions-Stillstände zu vermeiden. Darüber hinaus können aber auch erforderliche Wartungsarbeiten frühzeitig geplant werden. Die Wartungen selbst lassen sich überdies auf Grundlage einer präzisen Fehleranalyse so schnell und effizient wie möglich durchführen, und deren Erkenntnisse für zukünftige Ansätze analysieren und verwerten.

Grundlage hierfür ist ein Kabel, welches mit Schlüsseltechnologie LEONiQ ausgestattet ist: Ein im Kabel integrierter Leiter wird in bestimmten Intervallen mit einem Signal überprüft. Anhand der Veränderungen dieses Signals können Parameter wie Temperatur, Medieneindrang und mechanische Belastung entlang des gesamten Kabels überwacht und kritische Stellen lokalisiert werden. Auf diese Weise können Betreiber von Produktionsanlagen nicht nur frühzeitig erkennen, welche Energiezuführung an die Verschleißgrenze kommt, sondern auch das betroffene Kabel und die jeweils betroffene Stelle detektieren.

Daten- und Energiekabel in Schleppketten

Auch an anderen Stellen in der vollautomatisierten Fabrik kann dieses Prinzip von großem Nutzen sein. Etwa bei Schleppketten, die an vielen Stellen in der Produktion zum Einsatz kommen und in denen die Daten- und Energiekabel für Werkzeugmaschinen, Portalkräne oder komplexe Produktionsanlagen geführt werden. Auch hier sind die Belastungen hoch, die auf die Kabel einwirken. So müssen Schleppketten beispielsweise während ihrer Lebenszeit mehreren Millionen Biegezyklen standhalten und sind dabei maximalen translatorischen Beschleunigungen bis zu einem Vielfachen der Erdbeschleunigung ausgesetzt. Hinzu kommen hohe Verfahr-Geschwindigkeiten und sehr lange Verfahr-Wege der Schleppketten. Neben den mechanischen Lasten müssen Kabel außerdem gegenüber Ölen und anderen aggressiven Medien sowie gegen außerordentlich hohe Temperaturen resistent sein. Die schnellen Bewegungsabläufe und restriktiven Bauraumvorgaben erfordern überdies eine kompakte Kabelführung. Die Anforderungen an die elektromagnetische Abschirmung steigen durch diese Bauraumvorgaben stetig, hier ist die Auslegung und eben Überwachung des Schirms von besonderer Bedeutung. Hervorzuheben sind hierbei hybride Leitungen von LEONI, in denen Daten- und Energieübertragung in einem einzigen Kabel realisiert werden.

Vorausschauende Wartung mit Big Data-Analysen

Aufgrund dieser Bedingungen ist Intelligenz im Kabel, welche Dank LEONiQ erstmals für eine Vielzahl an Anwendungen möglich wurde, auch in Schleppketten von großem Wert. Denn die dortigen Belastungen, die auf die Kabel einwirken, sind nicht pauschal vorhersagbar. Abhängig von verschiedenen räumlichen und lokalen Begebenheiten der Installation können lokale Erwärmungen von Schleppketten deutlich unterschiedlich ausfallen; an anderen Stellen können Biegung, Torsion, herumfliegende Späne oder eindringende Medien wie Öle die Belastung überdurchschnittlich steigern. Durch Einsatz der Schlüsseltechnologie LEONiQ kann der Zustand der Kabel über aktive Datenanalyse mittels Cloud-Services überwacht werden. Die zugehörige Visualisierung des Zustands erfolgt über ein Dashboard. Auffällige Stellen werden dabei detektiert und für den User farblich gekennzeichnet und dargestellt.

Im nächsten Schritt sollen die einzelnen Datenanalysen verfeinert und durch Big Data erweitert werden. Das ermöglicht in Zukunft präzise Voraussagen zu Verschleiß und Wartungsbedarf, und das Risiko ungeplanter Produktionsstillstände durch Kabelschäden kann auf ein Minimum reduziert werden. Und dabei kann schon mal eine halbe Million € innerhalb von einer Stunde eingespart werden…

Schleppketten in Kombination mit LEONiQ: Video

Robotik-Energiezuführungssysteme in Kombination mit LEONiQ: Video

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