Vom Zustandsmonitoring zur zustandsorientierten Instandhaltung

„Wie gelingt es uns, mit Predictive Maintenance den Übergang von der reinen Zustandsüberwachung zu einer realen zustandsorientierten Instandhaltung für den Antriebsstrang zu schaffen?“, fragten sich Tim Lang, Abteilungsleiter System und Test bei Stöber, und sein Team.

Erreicht der Indikator einen Schwellwert von 90 Prozent, gibt die Software eine Empfehlung zum Austausch des Getriebemotors aus. Gleichzeitig wird diese Information als auslesbarer Parameter für die Steuerung bereitgestellt. Nach Angaben des Unternehmens kommt die Lösung ohne externe Sensorik oder zusätzliche Verdrahtung aus.

Zweite Ausbaustufe ergänzt das Modell um Messdaten

„In der zweiten Stufe wird das Rechenmodell um eine aktive Messung ergänzt“, beschreibt Lang.

Hierzu integriert das Unternehmen einen Beschleunigungssensor in das System aus Getriebe, Motor, Kabel und Antriebsregler. Zusätzliche Strom- oder Spannungsquellen seien dafür nicht erforderlich. Auf diese Weise sollen sich unter anderem Lagersitze, Verzahnungen und weitere Komponenten des Antriebsstrangs überwachen lassen.

„Durch Frequenzanalysen können wir spektrumsbasiert auf sich ankündigende Schäden schließen“, so Lang. „Aktuell befinden wir uns noch in der Prototypenphase.“

Für die Entwicklung eines Getriebemotors mit integriertem Beschleunigungssensor arbeitet Stöber mit der Dr. Johannes Heidenhain GmbH zusammen.

Last-Matrizen bilden die Grundlage für weitere Analysen

Parallel dazu hat Stöber nach eigenen Angaben das analytische Modell weiterentwickelt und die Datenbank auf mehr als 80.000 Kombinationen aus Getrieben und Motoren erweitert.

„Wir haben unter anderem das analytische Modell verbessert und die Datenbank auf über 80.000 Kombinationen aus Getriebe und Motoren erweitert“, so Lang.

In den kommenden Monaten soll zudem der LastMatrixAnalyzer verfügbar werden. Mit der Software lassen sich Last-Matrizen vergleichen, standardisierte Reports erstellen und individuelle Auswertungen erzeugen. Darüber hinaus plant Stöber, Funktionsbausteine und Beispielprogramme bereitzustellen, mit denen sich insbesondere Last-Matrizen auch über EtherCAT oder PROFINET auslesen lassen.

Nach Angaben des Unternehmens dienen die Last-Matrizen als Grundlage, um reale Belastungssituationen abzubilden. Sie sollen unter anderem Rückschlüsse auf Auslegungs- und Montageeinflüsse sowie Langzeitentwicklungen ermöglichen.

Lastfälle visualisieren und dokumentieren

Tim Lang erläutert die Arbeitsweise der Software: „Für jede Analyse der Last-Matrizen vergeben Anwenderinnen und Anwender einen Projektnamen. So lassen sich einzelne Matrizen eindeutig benennen, beschreiben und mit allen relevanten Informationen für den Analysereport versehen. Der LoadMatrixAnalyzer selbst bietet mehrere zentrale Funktionen. Dazu gehört Darstellung von Lastfällen. Hier werden Drehmoment und Drehzahl am Getriebeabtrieb über die Zeit in einem 3D-Diagramm visualisiert – Belastungssituationen werden so auf einen Blick sichtbar.“

Nach Unternehmensangaben können außerdem die Normgrenzen für Motor, Getriebe und Antriebsregler einzeln oder gemeinsam eingeblendet werden. Dadurch lasse sich erkennen, ob Lastbereiche innerhalb der zulässigen Werte liegen oder ob Abweichungen auftreten.

Die Ergebnisse einer Analyse können unmittelbar in der Software dokumentiert werden. Dort lässt sich beispielsweise festhalten, ob eine Momentbelastung als unkritisch einzustufen ist oder ob Risiken für einzelne Komponenten bestehen.

Vergleich mehrerer Last-Matrizen

Der LoadMatrixAnalyzer ermöglicht außerdem den Vergleich von bis zu vier Last-Matrizen.

„Das zeigt uns zum Beispiel, ob ein Getriebe bereits eingelaufen ist oder ob sich Verspannungen und Defekte andeuten“, beschreibt Stöber-Experte Lang.

Die Analyseergebnisse lassen sich anschließend als standardisierter PDF-Report exportieren.

KI als nächste Ausbaustufe

Für Tim Lang geht die Entwicklung der Software über eine reine Analyseanwendung hinaus.