Interview: Die Leitung mit dem smarten Kern

Mit einer intelligenten Sensorleitung will Leuze die Maschinen- und Anlagenverfügbarkeit verbessern. Was hinter der „SmartCore“-Technologie steckt, erfuhr die etz-Redaktion im Gespräch mit Michael Mayer-Rosa, Director of Product Center Accessories, und Felix Düllo, Produktmanager des in Owen ansässigen Sensortechnik-Spezialisten.

 

Wie entstand die Idee für „SmartCore“?

M. Mayer-Rosa: Als Spezialist für Connectivity und Verbindungstechnik beschäftigen wir uns natürlich auch mit der Industrie-4.0-Thematik. Dass Sensoren, IO-Module und andere Komponenten Meldungen an übergeordnete Systeme liefern, ist in diesem Zusammenhang gang und gäbe. Wir haben uns gefragt: Warum nicht auch die Verbindungsleitung? Deswegen suchten wir nach einer Möglichkeit auch hier Intelligenz zu integrieren, ohne zusätzliche Elektronik einzubauen. Dabei haben wir uns an dem Prinzip der Baukräne orientiert. Deren Verbindungskabel enthalten eine sogenannte Opferleitung. Diese zusätzliche Ader meldet das Erreichen der Lebensdauer des Kabels. Diesen Ansatz wollten wir für die Automatisierung adaptieren. Wir haben also eine zusätzliche Ader entwickelt und sie in eine Standard-Leitung eingebracht, um diese Industrie-4.0-tauglich zu machen.

 

Wie wird die Lebensdauer der Leitungen überwacht?

M. Mayer-Rosa: Wir integrieren eine speziell von uns entwickelte Kupferader in eine PUR- oder TPE-Leitung. Diese Ader bricht nach 80 % der von uns garantierten mindestens 5 Mio. Bewegungszyklen, während die anderen vier Adern noch funktionieren. Der Anwender bekommt also rechtzeitig eine Warnmeldung und kann mit einer Karenzdauer von 20 % der Lebensdauer den Austausch der Leitung ohne Produktionsausfall sicher planen. Zudem ist es durch kontinuierliche Auswertung der Daten möglich, auch künftige Wartungsintervalle sicherer zu planen.
F. Düllo: Die Herausforderung war eine Ader zu entwickeln, die nicht dicker ist als eine Standard-Ader – sie sollte ja in eine Standard-Leitung passen – und fast genauso beweglich ist, sodass sie bereits nach 4 Mio. Bewegungszyklen bricht – nicht eher und nicht später. In Standard fünfadrigen Leitungen gibt es diese rote Ader, die 24 V führt, nicht. So wollen wir auch Verwechslung vorbeugen. Kommt diese Spannung nicht mehr am anderen Ende an, erfolgt eine Warnmeldung und der Austausch der Leitung kann geplant werden: Predictive Maintenance par Exzellenz, und zwar nicht nur für IO-Link, sondern auch für andere Steuerungssysteme.

 

Welche Leitungen sind erhältlich?

F. Düllo: PUR- und TPE-Leitungen mit vier Adern plus Opferader inklusive M12-Stecker – ein- oder beidseitig – in Längen von 2 m, 5 m, 10 m oder 30 m. Dabei ist die TPE-Leitung inklusive Stecker sogar schweißfest. Andere Längen sind auf Anfrage verfügbar.

 

Welche Fehler werden bei „SmartCore“ überwacht? Wie sieht es mit anderen Gefahrenquellen, wie Übertemperatur, -dehnung und -drehung, Abknicken oder Quetschung aus?

F. Düllo: Wir überwachen den potenziellen Aderbruch der Opferleitung. Die Überprüfung weiterer Gefahren ist etwa für Ethernet-Leitungen vorstellbar, aber noch nicht in der konkreten Entwicklung. Letztlich ist es auch eine Frage, inwieweit der Anwender bereit ist einen Mehrpreis zu bezahlen, um sein System zusätzlich zu überwachen. In den USA ist dabei die Akzeptanz deutlich höher, bzw. die Risikobereitschaft zum Einsatz von Standard-Leitungen ohne „SmartCore“ deutlich geringer als in Europa.

 

Für wen lohnt sich die Investition?

M. Mayer-Rosa: Für jeden, der bei Maschinen und Anlagen mit beweglichen Komponenten nicht nur den Preis, sondern die Performance und den return-on-invest bzw. die total cost of ownership im Blick hat. Prädestiniert ist beispielsweise die Robotik. „Smartcore“ ist zwar in etwa doppelt so teuer, wie eine Standardleitung. Wird damit jedoch nur ein ungeplanter Stillstand verhindert, hat sich die Investition mehrfach bezahlt gemacht.
F. Düllo: Überraschenderweise stößt das Konzept, wie bereits gesagt, in den USA auf viel mehr positives Echo als in Deutschland. Dort hat anscheinend der Maintenance-Manager mehr zu sagen als bei uns, wo die Einkäufer vielfach nur nach dem Preis bestellen. Zudem ist die Digitalisierung dort weiter fortgeschritten. Schließlich lässt sich mit „SmartCore“ das komplette System – einschließlich der Verbindungsleitung – in einer Cloudlösung abbilden.

 

Andere am Markt verfügbaren Konzepte überwachen den Leitungszustand mit Elektronik. Warum setzen Sie auf eine Opferader?

M. Mayer-Rosa: Messelektronik ist viel teurer und aufwendiger zu installieren. Eine fertig vorkonfektionierte Leitung mit Opferader ist deutlich kostengünstiger. Außerdem hat sich der praktische Einsatz als durchaus effizient erwiesen, gerade wegen seiner Einfachheit. Die Kosten beschränken sich auf das Einlegen der Leitung in die Roboterkette bzw. den Austausch „einfacher“ Leitungen durch solche mit Smartcore-Technologie.

 

Was sind Ihre weiteren Pläne mit „SmartCore“?

M. Mayer-Rosa: Je nach Kundenwunsch ist hier vieles möglich, von acht- oder zwölfpoligen Lösungen über Powerbis zu besonders favorisierten Ethernet-Leitungen. Der Markt wird uns zeigen, was besonders gefragt ist und das werden wir dann entwickeln, anlässlich der entsprechenden Messen präsentieren und anbieten.

 

Fazit

„SmartCore“ hat Leuze speziell für Anwendungen mit bewegten Leitungen, zum Beispiel in Robotern oder bei Handling-Achsen entwickelt. In der Leitung befindet sich zusätzlich eine spezielle Opferleitung, welche bei ca. 80 % der möglichen Bewegungsspiele versagt. Zur Auswertung wird die Opferleitung mit der Versorgungsspannung gebrückt und kündigt bei Aderbruch frühzeitig das nahe Ende der Lebenszeit der Leitung an. Ungeplante Anlagenstillstände durch Kabelbruch können so wirkungsvoll verhindert und die bruchgefährdete Sensorleitung kann mit dem nächsten regulären Wartungszyklus ausgetauscht werden. Damit trägt die „SmartCore“-Technologie zu einer höheren Anlagenverfügbarkeit bei.


Ihr Ansprechpartner

Felix Düllo
Expert IO-Link
felix.duello@leuze.com

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