Remote Condition Monitoring

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Remote Condition Monitoring"

Elly Braun
vor 8 Jahren
Abrufe

1 Anforderungen, Lösungen, praktische Erfahrungen Remote Condition Monitoring MDA Forum Hannover Messe Dr.-Ing. Dietmar Tilch 1

2 Gliederung Motivation für Condition Monitoring Systemvorstellung RCM Methoden zur Fehler- und Schadensdetektion Visualisierung und Bedienung Beispiele aus dem praktischen Betrieb Zusammenfassung und Ausblick 2

Schadensdetektion Visualisierung und Bedienung

3 Motivation Abnutzungsvorrat einer Komponente frühest mögliche und sichere Erkennung einer Störung Condition Monitoring gewährt eine notwendige Reaktionszeit erhöht die Verfügbarkeit und Produktivität der Maschinen und Anlagen ermöglicht eine planbare Wartung vermeidet Folgeschäden 3

notwendige Reaktionszeit erhöht die Verfügbarkeit und Produktivität

4 Analyse Ausfälle * an Werkzeugmaschinen Arbeits- Spindel 23% Lager 18% Motor/ Verstärker rker 12% Riemen/ -scheibe 9% Fehlerursachen nach Schadensstellen Spannsystem/ KSM-Zuf Zuführung Ölzufuhr 6% 6% Vorschub- achsen 20% Motor-/ Verstärker rker 14% Spannsystem/ Dichtungen 13% Kugelroll- spindel 11% Kabel/ Stecker 6% Riemen 8% WZ-Revolver 20% Spannsystem/ Dichtungen 12% Revolver- mechanik 53% Näherungs- schalter 5% Riemen/ Lager Antriebsrad 5% 4% Rüstplatz 6% WZ 5% Fehlerursachen Arbeitsspindel Fehlerursachen Vorschubachsen Fehlerursachen WZ-Revolver Schmier- system 5% Bedien- elemente 4% Zu- und Abführ hr- einrichtung 3% : * beispielhafte Erhebung aus Rexroth-Werken 4

WZ-Revolver 20% Spannsystem/ Dichtungen 12% Revolver- mechanik 53% Näherungs- schalter 5% Riemen/ Lager Antriebsrad 5% 4% Rüstplatz 6% WZ 5% Fehlerursachen

5 Motivation für Condition Monitoring Systemvorstellung RCM Methoden zur Fehler- und Schadensdetektion Visualisierung und Bedienung Beispiele aus dem praktischen Betrieb Zusammenfassung und Ausblick 5

6 Web-Client Web-Client Web-Server Web-Server Generic Data Server Generic Data Server DB - Setup Data - Characteristics -Grafic Data - Raw Data - Web-Server Function-Interface Method-Frame DA DM SD HA PA AG External Systems, Data Archiving & Block Configuration ISO Advisory Generation AG PA Prognostic Assessment Health Assessment State Detection Data Manipulation Data Acquisition HA SD DM DA Technical Displays & Information Presentation Devices Devices Drives Drives PLC PLC CNC CNC Motion Logic Motion Logic 3rd 3rd Party Party Application DA DM SD Components Components & Sensors & Sensors 6

PA Prognostic Assessment Health Assessment State Detection Data Manipulation Data Acquisition HA SD DM DA Technical Displays & Information

7 CNC-Steuerungssystem IndraMotion MTX Condition Monitoring durch gezieltes Sammeln und Verdichten aller innerhalb des Steuerungssystems verfügbaren Zustands-relevanten Informationen aktive, dynamische Tests der Maschinenkinematik Informationen aus den Antrieben, der SPS sowie der NC sind ausreichend Keine additive Sensorik erforderlich 7

Informationen aktive, dynamische Tests der Maschinenkinematik Informationen aus den

8 Motivation für Condition Monitoring Systemvorstellung RCM Methoden zur Fehler- und Schadensdetektion Visualisierung und Bedienung Beispiele aus dem praktischen Betrieb Zusammenfassung und Ausblick 8

9 Methoden zur Zustands- und Fehlerdetektion Watch (Zeitinvall-/Änderungs-basierte Datenaufnahme) Automatische Verfolgung und Überwachung der Trendverläufe von Kennwerten (Temperaturen, Fehlerzähler, Betriebsstundenzähler, Taktzeit, ) Events (Aufzeichnung kritischer Einzelereignisse) Crash (durch Schleppfehlerüberwachung der Achsen) Funktionsüberwachungen (Zeit- und Schaltüberwachungen) Schrittkettenanalyse der SPS Methods (Durchführung aktiver, dynamischer Testläufe) Erregung des Systems mittels definierter Bewegungsvorgänge Aufzeichnung der Systemreaktion Verdichtung der aufgezeichneten Daten in Form von Kenngrößen Automatische Verfolgung und Überwachung der Trendverläufe der berechneten Kenngrößen 9

Funktionsüberwachungen (Zeit- und Schaltüberwachungen) Schrittkettenanalyse der SPS Methods (Durchführung aktiver, dynamischer Testläufe) Erregung des Systems mittels

10 Aktive Analysemethoden 1 Kurzbeschreibung Visualisierung Circle Analysis (Kreisformtest) - NC-Steuerung: konstante Kreisbewegung mit 2 Achsen, Istwerte des Lagegebers werden aufgezeichnet. - Analysemethode: Abweichungen vom Sollradius der Kreisbewegung, durch Auswertung der Lagedaten, maximale Abweichung als Kennwert. Vibration Analysis (Schwingungsanalyse für Achsen) - NC-Steuerung: gerade Bewegung einer Achse mit konst. Geschwindigkeit, Aufzeichnung der Lage-Istwerte. - Analysemethode: Zeitsignale der Geschwindigkeit in Frequenzbereich überführt, RMS-Wert des Spektrums als Kennwert für Schwingungsenergie des Antriebs. Spindle Vibration Analysis (Schwingungs. für Spindeln) - NC-Steuerung: Spindel dreht mit konstanter Drehzahl, Aufzeichnung der Drehzahl-Istwerte des Motorgebers. - Analysemethode: Zeitsignale werden in Frequenzbereich überführt, RMS- Wert des Spektrums als Kennwert für Schwingungsenergie der Spindel. 10

Vibration Analysis (Schwingungsanalyse für Achsen) - NC-Steuerung: gerade Bewegung einer Achse mit konst. Geschwindigkeit, Aufzeichnung der Lage-Istwerte.

11 Aktive Analysemethoden 2 Kurzbeschreibung Visualisierung Frequency Response Analysis (Frequenzganganalyse) - NC-Steuerung: Antrieb verfährt mit konst. Geschwindigkeit, zusätzlich Aufschalten eines Rauschsignals - Analysemethode: Berechnung des Frequenzgangs aus gemessener Ist- Geschwindigkeit als Reaktion auf additives Rauschsignal. Friction Analysis (Reibkennlinie für Achsen) - NC-Steuerung: Antrieb verfährt gleiche Strecke mehrmals mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, dabei wird Motormoment aufgezeichnet. - Analysemethode: Motormomente werden in Kennlinie über den Geschwindigkeiten aufgetragen, Berechnung von charakteristischen Reibanteilen. Spindle Friction Analysis (Reibkennlinie für Spindeln) - NC-Steuerung: Spindel dreht mit unterschiedlichen Drehzahlen, dabei wird Drehmoment aufgezeichnet. - Analysemethode: Drehmomente werden in Kennlinie über den Drehzahlen aufgetragen, Berechnung von charakteristischen Reibanteilen. 11

Friction Analysis (Reibkennlinie für Achsen) - NC-Steuerung: Antrieb verfährt gleiche Strecke mehrmals mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, dabei wird Motormoment aufgezeichnet.

12 Informationsebenen / Leitstandtechnik Informationsebene Anwender Erläuterung Auswertungsintelligenz Maschinenzustände und ableitbare Wartungsaktionen Datenverdichtung durch Korrelation der Kennwerte Kennwerte aus einzelnen Analysemethoden oder Watches Servicepersonal WZM- Spezialist WZM- Spezialist Adaptives, wissensbasiertes Vorgehensmodell Bewertung des Maschinenzustands Unabhängige Analysemethoden 12

Kennwerte aus einzelnen Analysemethoden oder Watches Servicepersonal WZM- Spezialist WZM- Spezialist

13 Motivation für Condition Monitoring Systemvorstellung RCM Methoden zur Fehler- und Schadensdetektion Visualisierung und Bedienung Beispiele aus dem praktischen Betrieb Zusammenfassung und Ausblick 13

14 Visualisierung und Bedienung Alarmgrenze 14

15 Automatische Priorisierung / Schneller Zugriff 15

16 Vergleich zeitlicher Zustände Neuzustand Schadzustand 16

17 Vergleich verschiedener Analyseergebnisse 17

18 Gegenüberstellung von Ergebnissen Nummer der Messwertaufnahme Marker: Austausch von Komponente erfolgt Nummer der Messwertaufnahme 18

19 Motivation für Condition Monitoring Systemvorstellung RCM Methoden zur Fehler- und Schadensdetektion Visualisierung und Bedienung Beispiele aus dem praktischen Betrieb Zusammenfassung und Ausblick 19

20 Evaluierung in einer Fertigungslinie RCM-Applikation - Visualisierung IndraMotion MTX MTX MTX MTX - NC-Programme - Datenerfassung - Periodische Ausführung Station 8 Station 7 Station 6 Station 5 Fertigungsnetz MTX MTX MTX MTX Generic Data Server (GDS) - Watches - Analysemethoden - Konfiguration - Webserver - Datenbank - Benutzerverwaltung Station 1 Station 2 Station 3 Station 4 8 Bearbeitungszentren mit je 22 Achsen 20

Fertigungsnetz MTX MTX MTX MTX Generic Data Server (GDS) - Watches - Analysemethoden - Konfiguration -

21 Schadensfall: Defekter Kugelgewindetrieb Kreisformtest Geometrieabweichung im Kreisformtest Frequenzspektrum Frequenzspektrum Reibkraft Reibkraft 21

22 Analyseergebnisse im Vergleich Beschreibung Circle Analysis (Kreisformabweichung) Vibration Analysis (Schwingungsamplituden) Friction Analysis (Reibkennlinie) Vorschubachse ok (Gutzustand) Z1-Achse GM ,35 μm Vorschubachse nicht ok (Schadzustand) 82,32 μm Z1-Achse GM

23 Terminierung von Wartungsmaßnahmen 23

24 Motivation für Condition Monitoring Systemvorstellung RCM Methoden zur Fehler- und Schadensdetektion Visualisierung und Bedienung Beispiele aus dem praktischen Betrieb Zusammenfassung und Ausblick 24

25 Zusammenfassung und Status Integriertes Condition Monitoring System für Produktionsmaschinen Gezieltes Sammeln und Verdichten aller innerhalb des Steuerungssystems verfügbaren Zustands-relevanten Informationen Aktive dynamische Tests erhöhen Detektionsgüte Informationen aus den Antrieben, der SPS sowie der NC sind ausreichend (keine additive Sensorik erforderlich) Offene Architektur Anwendungsorientierte Weiterentwicklung der Methoden möglich Einbindung neuer zusätzlicher Methoden möglich Einfache Einbindung von Fremdkomponenten In der Praxis erprobt Seit 2008 werden in mehreren Bosch-Werken regelmäßig Maschinen mit RCM überwacht Maschinenschäden wurden zuverlässig vor Ausfall erkannt und konnten durch vorbeugende Wartung behoben werden 25

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 26

Ähnliche Dokumente

Schwingungsanalyse an elektrischen Maschinen

Schwingungsanalyse an elektrischen Maschinen Wolfgang Hüttl Oskar-von-Miller Str. 2, D-86356 Neusäß Tel.: +49 821 48 001-55, Fax: +49 821 48 001-40 E-Mail: wolfgang.huettl@amserv.de Internet: www.amserv.de