Sicherheit in fertigungstechnischen Prozessen lässt sich nur durch Überwachung und Steuerung der Fertigungsparameter erreichen. Zustandsüberwachung von Anlagen führt zu zuverlässiger und sicherer Fertigung und bietet die Möglichkeit, gezielte Erkenntnisse über die jeweilige Anwendung zu sammeln. Zuverlässigkeit in der Fertigung bedeutet weniger und kürzeren geplanten Stillstand und weniger ungeplanten Stillstand, dadurch besser planbare und wirtschaftlichere Fertigung. Mehr Sicherheit heißt frühzeitige Warnung, um Stillstände oder Gefahrensituationen zu vermeiden. Mit genauer Kenntnis der Anwendung kann man die Ursache von Ausfällen, die einen Stillstand der Produktion bewirken, schnell und sicher feststellen und durch Vereinfachung der Prozesse die Fertigung optimieren. Mit zunehmender Komplexität der Fertigungsprozesse gewinnen Prozesssteuerung und -kontrolle an Bedeutung, und das SKF Smart Housing (das „Intelligente Gehäuse“) liefert dazu notwendige Informationen.

Bisher bedeutete Zustandsüberwachung von Maschinen und Prozessen meist, dass externe Messgeräte und Sensoren an den Anlagen angebracht werden mussten. Der Nachteil einer solchen Konstruktion sind die Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen und die Notwendigkeit zusätzlicher Schutzmaßnahmen und Abschirmungen, um wirksamen Betrieb sicherzustellen.

Integrierte Sensoren
Für Lageranwendungen hat SKF das Smart Housing-Konzept entwickelt. Die Signale von den in das Gehäuse integrierten Sensoren werden mit Hilfe einer Leiterplatte verarbeitet, die ein stabiles und wenig störanfälliges Ausgangssignal liefert. Der Überspannungsschutz in der Leiterplatte schirmt die Sensoren von Spannungsschwankungen der Stromversorgung ab. Sensoren und Leiterplatte sitzen in einem Hohlraum an der Unterseite des SNL-Gehäuses. An der Vorderseite des Gehäuses sind zwei spezielle Anschlussbuchsen für Zustandsüberwachungssysteme vorgesehen, so dass das Smart Housing schnell zu installieren und sofort einsatzbereit ist.

Die Wünsche der Nutzer
Bei Befragungen von Erstausrüstern und Endkunden im Bereich Gebläse und Förderanlagen wurden Drehzahl, Temperatur und Schwingungen als wichtigste Messgrößen angegeben. Das Smart Housing von SKF ist daher modular aufgebaut und verfügt über zwei Anschlussbuchsen. Die erste liefert Daten zu Temperatur und Drehzahl, die zweite zwei Schwingungssignale. Dabei werden die Schwingungen in axialer Richtung und die  Schwingungen in wählbarer radialer Richtung überwacht. Eine spezielle integrierte Sensorhalterung übermittelt diese Signale an die Anschlüsse.

Die Sensorhalterung ist drehbar, so dass der Sensor auf eine äußere Störquelle in der Anwendung gerichtet werden kann oder in genau radialer Stellung die Radialschwingungen des Lagers misst.
Drei Messvarianten sind lieferbar:

• Temperatur und Drehzahl,
• Axiale und wählbare (radiale) Schwingungen oder
• Temperatur, Drehzahl, axiale und wählbare (radiale) Schwingungen.

Praxisanwendungen
Smart Housing wird bereits in der Praxis eingesetzt und hilft, Kundenanwendungen zu verbessern und Kenntnisse zu bestimmten Maschinen oder Prozessen zu gewinnen. So wurde Smart Housing bei der Modernisierung der Förderanlage eines Steinbruchs der Florida Rock Industries Inc. aus Maryland eingebaut. Florida Rock ist eines der größten amerikanischen Unternehmen im Bereich Baustoffe und einer der größten Hersteller von Zuschlagstoffen (Sand, Kies, Schotter), Transportbeton, Betonfertigteilen, Portlandzement und Spannbeton.

Das Smart Housing sitzt an der hinteren Trommel des Hauptförderbandes, mit dem Kalksteinschotter vom Steinbruch zum Fluss transportiert wird, wo er dann auf Lastkähnen an der amerikanischen Ostküste entlang verschifft wird. Zur schnelleren Beladung der Frachtkähne wurde das Fördersystem modernisiert. Das Drehzahlsignal vom Smart Housing zeigt, dass die Trommel umläuft und das Förderband arbeitet. Wenn das Förderband reißt oder sich verklemmt, dreht sich die Trommel nicht mehr, und es wird kein Drehzahlsignal ausgegeben. Ohne Drehzahlüberwachung könnte ein solcher Ausfall nicht sofort festgestellt werden. Transportgut ginge verloren, und die Anlage könnte erheblich beschädigt werden. Die Temperaturüberwachung warnt vor einer Überhitzung, und die Schwingungsüberwachung zeigt Lagerschäden und mangelhafte Befestigung einzelner Bauteile an.

Weiteres Potenzial
Auch in Gebläsen kann man das Smart Housing vorteilhaft einsetzen. Ein Smart Housing lässt beispielsweise frühzeitig eine Unwucht aufgrund von Verschmutzung der Lüfterflügel erkennen. Durch Unwucht entstehende Schwingungen können sogar zum Ausfall des Gebläses führen. Von außen einwirkende Schwingungen zeigt der radiale Beschleunigungsmesssensor an, der sich genau für die jeweilige Anwendung ausrichten lässt. Anhand des Drehzahlsignals kann man auch den Energieverbrauch des Gebläses regeln.

Im Bergbau sind Gebläseanwendungen besonders wichtig, denn ohne Frischluftzufuhr könnte kein Bergmann einen Schacht betreten, und die Förderung käme zum Stillstand. Wo die Gebläse ein wesentlicher Bestandteil des Prozesses sind, dürfen sie nicht ausfallen, etwa beim Trocknen oder Fördern von Produkten.

Industriewaschmaschinen sind ein weiteres mögliches Einsatzgebiet, wo stark wechselnde Schwingungen auftreten. Beim Schleudern kann es bei ungleichmäßiger Verteilung des Waschguts in der Trommel zu übermäßigen Schwingungen kommen. So kann auch die volle Schleuderdrehzahl nicht erreicht werden. Von der Anzahl der Umdrehungen und der Drehzahl hängt es aber ab, wie viel Wasser aus der Wäsche entfernt wird. Das bestimmt auch die Qualität des Waschvorgangs und die erforderliche Trockenzeit. Die Überwachung von Schwingungspegel und Drehzahl liefert den Input für die Prozesssteuerung. Mit der Temperaturüberwachung lässt sich Überlastung rechtzeitig erkennen.

Für Zustandsüberwachung gemacht
Das flexible Smart Housing-Konzept ist für den Einsatz mit SKF Zustandsüberwachungssystemen ausgelegt, kann aber ebenso mit Systemen anderer Hersteller oder kundenspezifischen Lösungen zur Überwachung und Steuerung in der Fertigung kombiniert werden. Alle Kundenanforderungen lassen sich realisieren – vom Einbau eines Smart Housing in ein bereits bestehendes Steuersystem oder eine integrierte Lösung bis zum eigenständigen Zustandsüberwachungssystem.

Schließlich ist das Smart Housing die optimale Bereicherung für das SKF Sortiment: Eine integrierte und damit einfache und robuste Lösung zur Überwachung und Steuerung kritischer Anwendungen. Das neue SKF Gehäuse ist einfach einzubauen, sofort betriebsbereit und liefert zuverlässig Überwachungsdaten des jeweiligen Lagers.