Schritt für Schritt zu mehr Lebensqualität

STÖBER entwickelt Predictive Maintenance konsequent weiter.

Mehr Effizienz, weniger Ausfälle – mit diesem Ziel vor Augen entwickelt STÖBER Predictive Maintenance konsequent weiter. Dazu haben die Antriebsspezialisten mehrere Ausbaustufen definiert: Sie überwachen den Antriebsstrang kontinuierlich und leiten basierend auf der Analyse der relevanten Prozess- und Maschinen­daten Wartungs­empfehlungen ab. Dabei reichen die Möglichkeiten vom analytischen Rechen­modell bis hin zu KI-gestützten Verfahren. STÖBER verfolgt damit die Strategie einer integrierten Lösung. Diese benötigt keine externe Sensorik oder Zubehör und ist für eine breite Palette an Steuerungen zugänglich.

„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 & Test bei STÖBER, und sein Team. Denn um eine höhere Verfügbarkeit, weniger Instand­haltungs­aufwand und längere Lebens­zyklen zu erreichen, wird die Vorhersehbarkeit für Anwenderinnen und Anwender immer wichtiger: „Wie wahrscheinlich ist es, dass der Getriebe­motor bald ausfällt?“ oder „Wann ist eigentlich der ideale Zeit­punkt, um diesen zu warten oder zu tauschen?“ Um diese Fragen zu beantworten, verfolgt STÖBER einen dreistufigen Entwicklungs­plan, dessen zweite Stufe aktuell umgesetzt wird.

Erste Stufe: modellbasiert analysieren

In der ersten Ausbaustufe erhielt der Anwender eine Predictive-Maintenance-Lösung, die den Getriebemotor eines Antriebs­systems überwacht. Seine Lebens­leistung wird über ein analytisches Modell berechnet und in der Software der Antriebs­regler durch den so­genannten Lebens­leistungs­indikator aus­gegeben – dabei handelt es sich um einen Wert zwischen 0 und 100 Prozent. Ab einem Schwellwert von 90 Prozent empfiehlt die Software den Austausch des Getriebe­motors und stellt diesen Hinweis auch einer Steuerung in Form eines auslesbaren Parameters zur Verfügung. Diese effiziente Lösung zur voraus­schauenden Wartung erfordert keine externe Sensorik oder zusätzliche Verdrahtung.

Zweite Stufe: aktiv messen

„In der zweiten Stufe wird das Rechen­modell um eine aktive Messung ergänzt“, beschreibt Tim Lang. Dazu integriert STÖBER in sein System, das aus Getriebe, Motor, Kabel und Antriebs­regler besteht, einen Beschleunigungs­sensor. Externe Strom- oder Spannungs­quellen sind dabei nicht erforder­lich. So können Lager­sitze, Ver­zahnungen oder auch andere Antriebs­kompo­nenten gezielt überwacht werden. „Durch Frequenz­analysen können wir spektrumsbasiert auf sich ankündigende Schäden schließen“, erklärt Tim Lang. „Aktuell befinden wir uns noch in der Proto­typen­phase.“ STÖBER arbeitet dabei eng mit der DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH zu­sammen, um gemeinsam einen Getriebe­motor mit integriertem Be­schleunigungs­sensor zu entwickeln.

Das Ziel im Blick: smarter Antriebsstrang

„Wir haben unter anderem das analytische Modell verbessert und die Datenbank auf über 80.000 Kombinationen aus Getriebe und Motoren erweitert“, sagt Tim Lang. Mit dem neuen LastMatrixAnalyzer, der in den kommenden Monaten verfügbar sein wird, können Kunden Last-Matrizen noch einfacher vergleichen, standardisierte Reports erzeugen und auf Wunsch individuelle Aus­wertungen erstellen. Anwender­innen und Anwender profitieren von einer einfacheren Bedienung und einer ver­besserten Visualisierung. STÖBER wird künftig auch Funktions­bausteine und Beispiel­programme bereitstellen, mit denen sich die gewonnenen Daten – insbesondere die Last-Matrizen – auch über EtherCAT oder PROFINET auslesen lassen.

Für den LastMatrixAnalyser bilden die Last-Matrizen eine solide Daten­basis, um reale Belastungssituationen zu erfassen. Damit eröffnet die zustandsorientierte Instandhaltung ein breites Spektrum an Anwendungen – von der Erkennung von Auslegungs- und Montage­einflüssen bis hin zu aussagekräftigen Langzeit­analysen.

Tim Lang: „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.“

Darüber hinaus können die Norm­grenzen für Motor, Getriebe und Antriebsregler einzeln oder kombiniert eingeblendet werden. So wird unmittelbar sichtbar, ob sich bestimmte Lastbereiche innerhalb der zulässigen Werte bewegen oder ob Ab­weichungen auftreten, die genauer betrachtet und individuell bewertet werden müssen.

Schließlich lassen sich die Ergebnisse direkt im Analyzer dokumentieren. Dort wird festgehalten, ob es sich etwa um eine unkritische Moment­belastung handelt oder ob potenzielle Risiken für einzelne Komponenten bestehen.

Mit dem LoadMatrixAnalyzer lassen sich auch bis zu vier Last-Matrizen mit­einander vergleichen. So wird deutlich, wie sich Drehzahl und Dreh­moment über einen bestimmten Zeitraum verändert haben. „Das zeigt uns zum Beispiel, ob ein Getriebe bereits eingelaufen ist oder ob sich Verspannungen und Defekte andeuten“, beschreibt STÖBER Experte Lang. Die Analysen können anschließend standardisiert als Report im PDF-Format exportiert werden.

Tim Lang: „Für mich ist das Tool mehr als nur ein Hilfsprogramm – es ist eine eigen­ständige Software. Sie ist update-fähig, und wir entwickeln sie kontinuierlich weiter.“ Die nächsten Schritte: STÖBER wird seine Predictive-Maintenance-Lösungen künftig KI-gestützt ausbauen. Das Ziel ist ein smarter Antriebs­strang, der sowohl seinen eigenen Zustand erkennt als auch relevante Felddaten in Echtzeit liefern kann.

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Die STÖBER Antriebstechnik entwickelt und produziert passgenaue, hoch­effiziente antriebstechnische Komponenten und Systeme aus Getriebe, Motoren, Zahnstangen und Antriebsreglern für individuelle Lösungen. Zum Einsatz kommen diese in unterschiedlichen Branchen, unter anderem in Automation und Robotik, Kunststoff-, Verpackungs- und Werkzeug­maschinen. STÖBER Antriebstechnik ist mit 14 Standorten und 80 Service-Partnern in über 40 Ländern präsent. Neben dem Hauptsitz in Pforzheim/ Deutschland befinden sich in Ungarn und USA eigene Produktionsstätten. Aktuell beschäftigt das Familienunternehmen rund 1.000 Mitarbeitende weltweit.

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