Kundenindividuelles Gehäuse für Condition-Monitoring-System

Smarte Box hat Störungen im Blick

Kundenindividuelle Gehäuselösungen sind Alltagsgeschäft für Bopla. Neben Fertigung, mechanischer Bearbeitung und Bedruckung des Elektronikgehäuses übernehmen die Spezialisten für Gehäusesystemlösungen auch Aufgaben wie Elektronikintegration, Montage, Baugruppentests und Verpackung des fertigen Geräts. Ein Service, den auch die Firma F&M Werkzeug- und Maschinenbau aus Berlin für die Realisierung ihrer Smartblick Smartbox nutzte.
 Das smartblick-Prinzip: die Stromverläufe der Maschinen werden erfasst, die Daten ausgewertet und anschließend visualisiert
Das smartblick-Prinzip: die Stromverläufe der Maschinen werden erfasst, die Daten ausgewertet und anschließend visualisiert Bild: F&M

Früher kannte der Werker seine Maschine in- und auswendig. Er spürte, er hörte, ob es irgendwo hakte. Im Zeitalter von Digitalisierung, Industrie 4.0 und Fachkräftemangel übernehmen Sensoren und Softwarelösungen diese Aufgaben. Eine solche Lösung ist Smartblick von F&M Maschinenbau (F&M), einem Berliner Startup mit viel Zerspanungs-Knowhow. Mit der Smartblick-Technologie entwickelten die Zerspanungsspezialisten ein Konzept, mit dem sie die Auslastung eines heterogenen CNC-Maschinenparks rund um die Uhr im Blick behalten. Das System zeigt Störungen und Stillstände sofort an. Damit ermöglicht Smartblick dem Betreiber, frühzeitig gegenzusteuern und seinen Betrieb wirtschaftlich, energieeffizient sowie zeitsparend zu organisieren.

 Das Herz von Smartblick: 
in der Smartbox laufen alle Maschinen-daten zusammen und werden ausgewertet.
Das Herz von Smartblick: in der Smartbox laufen alle Maschinen-daten zusammen und werden ausgewertet. Bild: F&M Werkzeug- und Maschinenbau

So einfach wie effektiv

Smartblick setzt sich aus einer Smartbox, Sensoren inklusive Signalkabel, Netzstromadapter sowie einem Softwaretool zur Auswertung und Darstellung der Messdaten zusammen. „Das Prinzip ist so einfach wie effektiv“, erklärt sein Erfinder Martin Müller-Turner von F&M. „Die Hauptschlagader bei allen Maschinen ist die Stromversorgung der Hauptspindel. Hier setzen wir an. Smartblick nutzt den Hall-Effekt als Messprinzip. Die Sensoren erfassen den Strom, der durch die Stromzufuhren fließt, und damit ein magnetisches Feld um den Leiter herum erzeugt. Dieses Feld induziert eine Spannung im Sensor, die die Software auswertet. Dazu wird die Smartbox mit ihren Sensorklemmen einfach an die Stromleitung der Hauptspindel bzw. der relevanten Maschinenantriebe angeschlossen.“

Die Sensorik zeigt differenziert an, ob und wann die Hauptspindel der Maschine steht, mit welcher Drehzahl gerade gearbeitet wird und welche Leistung die Spindel aktuell abruft. Dank dieses simplen Prinzips funktioniert Smartblick bei Maschinen jeden Bautyps und Alters – solange ihre Motoren die Polpaarzahl 2 besitzen und ihre Synchrondrehzahl 18 000 Umdrehungen pro Minute sowie einen maximalen Strom von ±100A AC/DC nicht übersteigen.

Das Herz des Systems ist die Smartbox. In ihr steckt die Intelligenz des Systems: ein Analog/Digital-Encoder und entsprechende Prozessoren für die Signalverarbeitung, -analyse und -interpretation. Die Box tastet den Stromverlauf der Maschine ab, digitalisiert, speichert und verarbeitet die Daten und überträgt sie sicher in die Cloud. Sie zeigt die Maschinenaktivität, den Energieverbrauch und bei Bedarf auch die Bearbeitungsteil-Mustererkennung an.

 Als Gehäuse für seine Smartbox wählte F&M ein Aluminium-Profilgehäuse aus der Alustyle-Serie von Bopla in der Sonderlänge 141mm.
Als Gehäuse für seine Smartbox wählte F&M ein Aluminium-Profilgehäuse aus der Alustyle-Serie von Bopla in der Sonderlänge 141mm.Bild: F&M

Die Suche nach dem passenden Gehäuse

Doch bis die Smartbox einsatzfähig war, war es ein weiter Weg. „Wir sehen unsere Kernkompetenz ganz klar im Bereich Software- und Elektronikentwicklung und eher nicht in der Gehäusefertigung“, erklärt Jonas Burghardt, technischer Leiter Hardware Engineering bei F&M. „Hier kamen wir ins Spiel“, meint Hubert Wolf, zuständig für den Bereich Systemlösungen bei der Bopla Gehäuse Systeme. „F+M war auf der Suche nach einem geeigneten Gehäuse im Internet auf uns gestoßen und interessierte sich zunächst für ein Gehäuse unserer Intertego-Serie. Das erwies sich jedoch für die geplante Seriengröße von 500 bis 1000 Smartboxen pro Jahr als unwirtschaftlich. Im Gespräch stellte sich dann schnell heraus, dass das Alustyle-Profilgehäuse deutlich besser geeignet ist.“

Die variablen Gehäuse der Baureihe Alustyle (IP66/68) sind sehr robust. Basis der Gehäuse sind Aluminiumstrangpressprofile, die auf das individuell erforderliche Maß abgelängt und mit Aluminum- oder Zinkdruckgussdeckeln verschlossen werden. Dank der Profilvarianten geschlossen (ASP), horizontal geteilt (ASPH) oder einseitig offen (ASPU) ist das Gehäuse vielseitig einsetzbar. Glatte Profilseiten sind für Bedruckungen und Lasergravuren geeignet. Vertiefte Profilseiten bieten sich für die Montage von Folientastaturen bis 2mm Stärke an. Die Abschlussdeckel besitzen eine vertiefte Fläche, um Frontfolien oder Folientastaturen aufnehmen zu können. Für den IP-Schutz stehen abnehmbare oder scharnierte Deckel mit Dichtung zur Verfügung. Weiteres funktionelles Zubehör sorgen für vielseitige Einsetzbarkeit.

Damit erfüllt das formstabile Alustyle-Gehäuse die Anforderungen von F+M. Dank großer Kontaktflächen am Übergang zwischen Deckel und Profil ist die für den Einsatz im Schaltschaltschrank der überwachten Maschine erforderliche, gute EMV-Abschirmung garantiert. Sie kann mithilfe einer optional verfügbaren EMV-Dichtung noch verstärkt werden. Zudem hat die Profilbauform den Vorteil, dass Sonderlängen problemlos umsetzbar sind. So auch bei dem Gehäuse für F+M. Basis ist das 187mm breite und 54,6mm hohe geschlossene Alustyle-Profilgehäuse ASP 1850 in Lichtgrau, das Bopla für die Anwendung als Smartbox in der Sonderlänge von 141mm fertigte.

Bild: Bopla Gehäuse Systeme GmbH

Alles aus einer Hand

Das Gehäuse war also gefunden, und als Bopla dann auch noch die umfassenden Dienstleistungen des Geschäftsbereichs Systemlösungen präsentierte, fiel die Entscheidung sehr schnell. „Für uns ist es eine große Unterstützung, dass Bopla nicht nur das Gehäuse, sondern auch alle erforderlichen Arbeitsschritte bis zum einsatzbereiten Gerät für uns übernimmt. So müssen wir nicht für jeden Schritt einen geeigneten Partner suchen und werden außerdem noch bestens beraten“, meint Jonas Burghardt. Und so erhielt der Gehäusespezialist den Auftrag für die Fertigung von 1000 auslieferbereit verpackten Alustyle-Gehäusen inklusive mechanischer CNC-Bearbeitung, Digitaldruck mit zusätzlicher Klarlackschicht und der Integration der gesamten Elektronik sowie der Montage der Smartbox und einem abschließenden Baugruppentest.

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Bopla Gehäuse Systeme GmbH

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