Wie Sie den Wirkungsgrad Ihres Motors um 25 Prozent erhöhen

Die Vorteile des IIoT sind gut dokumentiert. Die meisten kleinen und mittleren Fertigungsunternehmen haben jedoch nicht die Ressourcen, um Millionen von Euro in den kompletten Neuaufbau ihrer Fabriken zu investieren. Deshalb stellen viele Hersteller die Frage: „Wie kann ich meine vorhandene Infrastruktur aufrüsten?“ Der Beitrag von Bauer Gear Motor zur Industrie 4.0 begann, als ein langjähriger Kunde genau diese Frage stellte. „Ein Kunde bat uns, eine Alternative zu mechanischen Überlastkupplungen zu prüfen“, erklärt Entwicklungsingenieur Simon Seybold.

„Er suchte nach einer Lösung, die für die Drehmomentüberwachung und -steuerung von Fördersystemen effizienter wäre und idealerweise eine verbesserte Leistung im Betrieb und eine kürzere Reaktionszeit im Fall einer Drehmomentüberlastung bieten sollte. Wir haben schnell festgestellt, dass eine elektronische Lösung der beste Weg ist, um diese Anforderungen zu erfüllen, und dass diese den zusätzlichen Vorteil bietet, konkrete Daten über IO-Link in die Cloud übertragen zu können.“ Mechanische Drehmomentbegrenzer schützen den Antriebsstrang, indem sie bei Erreichen einer bestimmten Drehmomentbelastung nach dem Prinzip der Sollbruchstelle ansprechen. Dies ist ein einfaches, aber wirksames Mittel zum Schutz von Anwendungen wie Bandförderanlagen, bei denen ein Fremdkörper den Antriebsstrang blockieren und unerwartete Lasten hervorrufen kann.

Die meisten modernen mechanischen Drehmomentbegrenzer verfügen zudem über einen Sensor, der den Bediener im Falle einer Überlastung auf die Situation aufmerksam macht. Allerdings muss in diesem Fall die mechanische Kupplung teilweise demontiert und wieder eingekuppelt werden, was die Ausfallzeiten für den Betreiber verlängert. Außerdem ist das mechanische System in sich geschlossen und erlaubt nur eine binäre Steuerung, das heißt entweder ein- oder ausgekuppelt. Die Lösung TorqueControl 4.0 ist eine intelligente, elektronische Steuerung, mit der sich alle am Stromnetz betriebenen Bauer-Getriebemotoren ohne Frequenzumrichter und kostengünstig in ein Industrie-4.0-Netzwerk integrieren lassen. Sie ermöglicht es dem Betreiber, ein flexibles, aber dennoch präzises, Überlastmoment einzustellen und die Leistung ständig zu überwachen. Hierdurch sind vorbeugende Wartungsmaßnahmen möglich, wenn Unregelmäßigkeiten auftreten. Darüber hinaus kann die zentrale Steuerung im Falle einer Überlastung die Informationen an die Produktionslinie übermitteln und alle Maschinen stoppen, solange die Überlastsituation behoben wird. Sobald die Überlastung beseitigt ist, ist der Neustart der Anlage über das Netzwerk ein einfacher Prozess.

Durch die Möglichkeit, TorqueControl 4.0 über IO-Link mit dem Industrie-4.0-Netzwerk zu verbinden, lassen sich erstmals die Umgebungsdaten eines Standard-Getriebemotors in Echtzeit überwachen, sodass sofort darauf reagiert werden kann. Dies erhöht die Funktionalität und Leistung des Getriebemotors, wobei auch Funktionen wie Sanftanlauf und Sanftstopp verfügbar werden sowie die Möglichkeit, die Magnetisierung des Motors unabhängig von der Last zu optimieren – was den Wirkungsgrad des Motors unter Teillastbedingungen deutlich erhöht. „TorqueControl 4.0 ermöglicht nicht nur die Überwachung von Betriebszustand, Betriebsstunden, Temperatur und Lastzyklus, sondern kann auch eine unabhängige Abschaltung des Drehmoments bewirken und Zustandsdaten wie Strom, Spannung oder Leistung liefern“, sagt Simon Seybold. „Die Parameter können so eingestellt werden, dass der Antrieb im Falle einer Überlastung innerhalb von Millisekunden abgeschaltet wird, um eine Beschädigung des Antriebsstrangs zu verhindern. Zugleich kann der Betreiber den Anlaufstrom wie bei einem herkömmlichen Sanftstarter begrenzen.“

Durch die kontinuierliche Lastpunktüberwachung könne TorqueControl4.0 die Spannung so einstellen, dass der Antrieb im Teillastbereich effizient laufe. „Wir gehen davon aus, dass dies den Wirkungsgrad des Motors in einigen Fällen um bis zu 25 Prozent erhöht“, so Seybold. TorqueControl4.0 ist in den Klemmenkasten des Motors integriert, sodass der Motor seine Standard-Schutzart beibehält. Das System ist für ein breites Anwendungsspektrum mit einem Leistungsbedarf bis zu 2,2 kW ausgelegt und eignet sich damit besonders für den Einsatz in der Fördertechnik, in der Intralogistik oder in Prozessen, die unter Last starten und eine hervorragende Energieeffizienz und schonende Leistungsversorgung erfordern. Durch TorqueControl 4.0 lässt sich jeder am Stromnetz betriebene Getriebemotor ohne Frequenzumrichter in das IIoT integrieren. Von den an die zentrale Steuereinheit übermittelten Daten profitiert letztlich die gesamte Produktionslinie. Auf diese Weise können Fertigungsunternehmen eine Technologie aus dem 19. Jahrhundert in die Fabrik der Zukunft des 21. Jahrhunderts überführen. aru