18.11.2020

Condition Monitoring für Energieführungsketten

Kräfte und Verschleiß im Blick

Zug- und Schubkräfte überwachen, die auf Energieketten wirken, oder eine Verschleißprognose bei Gleitschuhen erstellen? Mit Blick auf solche Anforderungen hat Tsubaki Kabelschlepp ein standardisiertes Hutschienenmodul für das Condition Monitoring entwickelt. Dabei wird ein versuchsdatenbasierter Soll/Ist-Vergleich in Bezug auf Verschleiß sowie einwirkende Kräfte in Echtzeit vorgenommen. Weitere Module für Überwachungs- und Prognoseaufgaben befinden sich in der Entwicklung.


Condition Monitoring für Energieführungsketten: Tsubaki Kabelschlepp hat eine smarte und modulare Lösung für die Überwachung von Schub- bzw. Zug-Kräften und Gleitschuhverschleiß entwickelt.
Bild: TSUBAKI KABELSCHLEPP GmbH

Anstoß für die Entwicklung des Moduls war der Bedarf am Markt: Mehrfach waren Kunden bezüglich der Zustandsüberwachung ihrer Energieführungssysteme an das Unternehmen herangetreten. Dort realisierte man die gewünschten Lösungen projektbezogen: individuell angeboten, nach Maß konzipiert und mit den jeweiligen Anlagen ausgeliefert und installiert. Dabei arbeitete man mit einem Partner zusammen, der bereits über Erfahrung in diesem Bereich verfügte.

Standardisiertes Modul

Über die Zeit entstand der Wunsch, sich aus diesen kundenspezifischen Lösungen heraus in einen Standard zu bewegen. Zusammen mit den Kunden hatte der Hersteller den unterschiedlichen Projekten eine große Expertise entwickelt. Daher machte es Sinn, ein standardisiertes Produkt auf den Markt zu bringen. Entstanden ist eine kompakte Lösung, die im Sinne eines modularen Baukastensystems unterschiedliche Messaufgaben erfüllen kann. Das autarke System funktioniert zudem unabhängig von Apps oder Betriebssystemen. Das war den Projektverantwortlichen wichtig, um im Rahmen der Lösung auch die Weichen für eine zukünftige Erweiterung zu stellen. Im Vorfeld hatte Tsubaki Kabelschlepp in enger Abstimmung mit Kunden und Interessenten definiert, welche Überwachungsaufgaben das Modul abdecken sollte. Im ersten Schritt entschied man sich für die Überwachung der Schub- und Zugkräfte, die auf die Energieführungskette wirken. Möglich wird somit eine automatische Abschaltung, wenn bestimmte Grenzwerte überschritten werden. Als zweite Aufgabe wurde die Verschleißüberwachung von Gleitschuhen definiert. Der Hintergrund: Energieführungssysteme des Herstellers sind mit Gleitschuhen ausgestattet, die sich austauschen lassen, ohne die komplette Kette tauschen zu müssen. Das neue System hilft, dafür den passenden Zeitpunkt zu finden, was Lebensdauer und Verfügbarkeit erhöht. Einen Mehrwert stellt das gerade bei großen Kranen und Bulkhandling-Anlagen dar: Üblicherweise wird der Verschleiß überprüft, indem man auf den Kran steigt oder die Anlage in teils unwegsamen Umgebungen begeht.

Verschleiß von Gleitschuhen

Eine automatische Verschleißüberwachung des Energiekettensystems bietet direkten Mehrwert für die vorbeugende Instandhaltung. Jedoch gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Verschleiß der Gleitschuhe zu überwachen. Theoretisch könnte in jedem Gleitschuh ein Sensor verbaut werden, der aber auch mit Strom versorgt und entsprechend verkabelt werden muss. Viele kleine Kabel in der Energieführungskette sind jedoch kein geeignetes Szenario. Deshalb basiert das Modul von Tsubaki Kabelschlepp auf einer anderen Idee, die einfach aber sicher und präzise arbeitet. In der Gleitschiene untergebrachte Sensoren messen dabei den Verschleiß an den Gleitschuhen. Der Vorteil dieser Methode ist, dass die Sensorik selbst und die dafür nötige die nötige Verkabelung aus der Kette herausgenommen wird. Die so gesammelten Informationen werden von einem Modul umgerechnet und der Anwender kann anhand eines Ampelsystems ablesen, in welchem Zustand sich die Gleitschuhe befinden: Steht die Ampel auf gelb, sollte innerhalb von ein bis zwei Monaten ein Austausch der Gleitschuhe stattfinden, bei Rot ist dies bereits dringend erforderlich. Der Kunde kann dabei die Verschleißmarke flexibel selbst einstellen. Weil die Gesamtheit der Gleitschuhe eine glatte Gleitfläche bilden, wird immer der komplette Satz ausgetauscht.

Kontrollierte Kräfte für mehr Sicherheit

Verschleiß vermeiden ist eine Sache, die Sicherheit einer Anlage zu verbessern eine andere. Die Überwachung der Schub- und Zugkräfte hilft bei letzterem. Im Vordergrund steht dabei, das Blockieren der Energiekette insbesondere durch Fremdteile zu verhindern. Denn wenn die Kette klemmt, fängt sie an aufzusteigen und den Führungskanal zu verlassen. Im schlimmsten Fall kann sie reißen oder herunterfallen - was gerade bei hohen Kranen fatale Folgen haben kann. Eine Überwachung ist aber auch bei Portalsystemen sinnvoll bzw. generell überall dort in der automatisierten Fertigung, wo Ketten auf längeren Verfahrwegen gleitend und mit hohen Geschwindigkeiten eingesetzt werden. Die Überwachungsmethode ist relativ einfach: Wenn die Energieführungskette beim Gleiten auf einen Widerstand trifft, resultiert dies in einem Kraftanstieg - der wiederum messbar ist. Dafür wird zwischen der Kette und dem schwimmenden Mitnehmerarm eine Messeinheit angeordnet, die die Kräfte erfasst. Erreichen die gemessenen Kräfte einen kritischen Wert, stoppt das System entweder automatisch oder es wird ein entsprechendes Signal verschickt. Die Grenzwerte lassen sich frei programmieren. Der Kunde entscheidet selbst, welche Konsequenzen es hat, wenn diese überschritten werden. In jedem Fall kann schnell reagiert werden.

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Tests auf der Outdoor-Anlage

Der Anbieter hat das modulare Überwachungssystem unter realen Bedingungen auf der hauseigenen Outdoor-Testanlage geprüft. Dort lassen sich Verfahrwege von über 100m und Verfahrgeschwindigkeiten bis 5m/s vollautomatisch simulieren. Mehrere Testbahnen machen es möglich, gleitende und rollende Systeme zeitgleich zu testen - rund um die Uhr sowie bei extremen Bedingungen wie Minustemperaturen, direkter Sonneneinstrahlung oder schweren Regenfällen. So ist sichergestellt, dass die Energieführungssysteme auch wirklich den Anforderungen von Hafenkranen und Co. gewachsen sind. Zeitgleich arbeitet Tsubaki Kabelschlepp an der Weiterentwicklung des Moduls, um noch mehr Messaufgaben zu definieren und umzusetzen - möglich wäre z.B. eine Überwachung von Leitungen. Die Liste der Herausforderungen beim Betrieb eines Energieführungssystems, bei denen eine Überwachung helfen könnte, ist noch lang.

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