Intelligente Sensorik fährt mit

Intelligente Sensorik fährt mit

Zustandsüberwachungs- und Wegmesssysteme machen Prozesskrane zu Großraumrobotern

Bang stellt Prozess- und Werkzeugtransportkrane für Traglasten bis zu 500 Tonnen für die Automobil-, Stahl- und Energiebranche her. Wenn Kunden von ihren halb- oder vollautomatisierten Handhabungs- und Intralogistiksystemen höchste Zuverlässigkeit, Positioniergenauigkeit und Störungsfreiheit verlangen, setzt der Kranspezialist aus Oelsnitz in Sachsen auf intelligente Sensorsysteme – und profitiert dabei von einem Plus an Effizienz und Wirtschaftlichkeit.

1. Automatisierter Werkzeugtransportkran von Bang im Presswerk bei Volkswagen in Zwickau. (Quelle: Balluff)
2. Bang-Testkran mit der Balluff-„Smartlight“ (Mitte oben): Grün = Kran betriebsbereit (Quelle: Balluff)
4. Bang-Testkran mit hochgenauem Long-Distance-Positioning-System von Balluff. 
Im Kreis: Positionsgeber (Quelle: Balluff)
5. Condition-Monitoring-Sensor (BCM) von Balluff zur Erkennung von Anomalien (zum Beispiel Lagerschaden, Unebenheiten auf der Laufbahn). Sensor angebracht an der Antriebsachse des Bang Testkrans (Quelle: Balluff)
7. Condition-Monitoring-Sensor (BCM) zur Erkennung von Anomalien (zum Beispiel Lagerschaden, Unebenheiten auf der Laufbahn). Sensor angebracht am Gehäuse des Antriebsmotors vom Testkran (Quelle: Balluff)
8. IO-Link-Master von Balluff am Bang-Testkran (Quelle: Balluff)

Erfolgreiche Unternehmensgeschichten beginnen üblicherweise in einer Garage: 1989 gründete Werner Bang im vogtländischen Adorf auf 15 Quadratmetern eine Servicewerkstatt für die Reparatur von Hebezeugen und Krananlagen. Dass daraus in nur 30 Jahren ein international tätiger Spezialist für Planung, Fertigung, Montage und Service von Prozess-, Automatikkranen und Windensystemen entstehen würde, war in der turbulenten Nachwendezeit keinesfalls absehbar. Aus der Garagenwerkstatt ist heute ein Betrieb mit rund 18.000 Quadratmetern Produktionsfläche auf einem modernen Kran-Campus mit integriertem Schulungs- und Verwaltungszentrum geworden.

Am neuen Firmenstandort im Oelsnitzer Industriegebiet mit dem, nun, verheißungsvollen Namen „An der Neuen Welt“ sind derzeit 160 vorwiegend hochspezialisierte Arbeitskräfte beschäftigt. Bang Kransysteme GmbH & Co. KG gelten in der Stahl-, Automobil-, Papier- und Energiewirtschaft als innovativ und flexibel. Das Unternehmen bietet eine überdurchschnittlich hohe Fertigungstiefe, Krane von Bang stehen für Zuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit. Seit 2009 lenken die beiden Söhne Christoph und Marcus Bang die Geschicke des Unternehmens.

Klassisch werden Portalkrane in vielen Bereichen nach wie vor manuell gesteuert, nur wenige Steuerungs-, Service- und Sicherheitseinrichtungen unterstützen den Bediener. Das Ansteuern gewünschter Positionen, die Handhabe unterschiedlicher Objekte mit diversen Lastaufnahmemitteln und das dabei erforderliche Geschick liegen überwiegend in den Händen des Kranbedieners. Doch die zunehmende Prozessautomatisierung, der digitale Wandel und die gestiegenen Ansprüche an Zykluszeiten und Prozesseffizienz zeigen Wirkung: Kransysteme der Zukunft agieren halb- oder vollautomatisch.

Schwingungsfrei am Haken

Bereits in den vergangenen Jahren hat moderne Steuerungstechnik Krane leistungsfähiger gemacht: In der Automobilindustrie fahren 80-Tonnen-Werkzeugtransportkrane ihre Positionen automatisch und millimetergenau an. Dort ist nicht mehr der Bediener, sondern eine elektronische Steuerung für Beschleunigen, Abbremsen und das behutsame Absetzen von Werkstücken verantwortlich. Elektronische Pendelregelungs- und Dämpfungssysteme sorgen dafür, dass Lasten schwingungsfrei am Haken, Greifer oder Magneten hängen. Vollautomatische Prozesskrane kommunizieren anwendungsorientiert und in Echtzeit mit der übergeordneten Leittechnik und dem Produktionsmanagement. Mit ihrer effizienten Handhabung von Werkzeugen und der optimalen Verkettung mit Produktionsanlagen entfalten automatisierte Kransysteme Einsparpotentiale.

Bang-Kransysteme denken eigenen Angaben zu Folge die betrieblichen Anforderungen ihrer Kunden voraus: „Wir übersetzen Kundenwünsche in optimale Kranlösungen, die einen schnellen, effizienten und sicheren Materialfluss sowie höchste Zuverlässigkeit gewährleisten. Kunden bezeichnen unsere Prozesskrane gerne als agile Großraumroboter, die im Alltagseinsatz Wettbewerbsvorteile erzielen“, betont Christoph Bang, einer der beiden Geschäftsführer. Zwar gebe es auch im Kranbau zahlreiche „unverhandelbare Standards“, die Herausforderungen lägen jedoch im Detail. David Böttiger, Leiter Automation, auf die Frage, wie sich Bang Kransysteme am Markt etablieren konnte und selbst in wirtschaftlich schwierigen Zeiten volle Auftragsbücher schreibt: „Unsere Kunden schätzen es, dass wir uns mit Hingabe und Kompetenz auf ihre Wünsche einstellen, gemeinsam effiziente Lösungen entwickeln und termingerecht liefern.“

Um neue Ideen oder nicht alltägliche Kundenwünsche zu testen, betreibt Bang einen eigens dafür ausgelegten Testkran. Im Bereich der Sensorik, Steuerung und Sicherheit arbeiten Bang Kransysteme, so heißt es, ausschließlich mit kompetenten Partnern zusammen, die den innovativen Ansatz des Unternehmens teilen.

Flexible Zustandsüberwachung

Seit über zehn Jahren ist der Automatisierungsspezialist Balluff mit Sensorik- und Wegmesssystemen bei Bang vertreten. In naher Zukunft soll in Kranen von Bang ein innovatives Zustandsüberwachungssystem eingesetzt werden, das frühzeitig auf sich abzeichnende Schäden an bewegten Teilen und Achsen hinweist. Condition-Monitoring-Sensoren von Balluff (BCM) dienen der flexiblen Zustandsüberwachung auf engstem Raum. „Sie können mehrere physikalische Größen wie Vibration, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Umgebungsdruck erfassen, verarbeiten diese und senden die Daten über die bidirektionale Schnittstelle IO-Link an das übergeordnete Leitsystem.“, beschreibt Balluff Sales Engineer Erik Geigenmüller die Funktionsweise der Sensoren.

Angebracht werden diese entweder an den Antriebsmotoren oder an den Kranrollen. Das Steuerungssystem erkennt Auffälligkeiten sofort, der Bediener kann eingreifen, bevor massive Schäden eintreten und die Anlage über Stunden stillsteht. In der Schutzklasse IP69K sind die robusten Sensoren unempfindlich gegen Schmutz- und Wassereinwirkungen.

Nach ausgiebigen Tests hat Bang die multifunktionalen Condition-Monitoring-Sensoren von Balluff erstmals in einem Werkzeugtransportkran verbaut, der in der Niederlassung eines großen deutschen Automobilherstellers in China zum Einsatz kommen wird. „Dieser Anwender hat erkannt, dass er damit ungeplante und teure Stillstände praktisch ausschließen kann. Unter Kosten-Nutzen-Aspekten ist das ein Standard, den wir unseren Kunden künftig als praktisch unverzichtbar empfehlen werden.“, sagt Michael Schmidt, Leiter Elektrokonstruktion.

Vermeiden von Kollisionen

Insbesondere bei Kranen in der Intralogistik muss der Bediener beziehungsweise das Leitsystem stets zuverlässig über die absolute Position des Kranes im Bilde sein. Dies gilt umso mehr, wenn auf einer Bahn zwei oder mehr Krane unterwegs sind. Zur Positionsbestimmung und zur Vermeidung von Kollisionen sind bevorzugt Lasersensoren im Einsatz, die unter normalen Umgebungsbedingungen gängige Leistungsanforderungen erfüllen. Ist der Grad der Verschmutzung in einer Halle hoch oder werden die Krane im Freien betrieben, stoßen laserbasierte Systeme an ihre Grenzen.

Exakt für solche Orte respektive überall dort, wo höchste Präzision bei der Positions- und Geschwindigkeitsmessung verlangt wird, bietet Balluff nach eigenen Angaben ein absolut messendes Wegmesssystem an, das Positionen über mehrere hundert Meter Entfernung mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,5 Millimeter bestimmen kann. Das Long Distance-Positioning-System arbeitet verschleiß- und wartungsfrei und ist unempfindlich gegen Schock, Vibrationen und Verschmutzung.

Bang Kransysteme hat das System auf Herz und Nieren getestet: „Das mitfahrende, circa vier Meter lange Wegmesssystem erkennt die Positionsgeber, die nach einem vorgegebenen Schema entlang des Verfahrweges angebracht sind und errechnet daraus die absolute Kranposition. Ist die Kenntnis dieser Position selbst unter widrigen Bedingungen unverzichtbar, ist das Long Distance-Positioning-System von Balluff bestens geeignet“, fasst David Böttiger zusammen.

Ein vergleichbar hohes Maß an Präzision und Zuverlässigkeit in Krananwendungen bietet das magnetkodierte Wegmesssystem BML von Balluff: „Die präzisen, robusten und schnell arbeitenden magnetkodierten Sensoren dienen der exakten Positionierung in dynamischen Anwendungen. Sie sind sowohl für lineare als auch rotative Anwendungen geeignet“, beschreibt Erik Geigenmüller das System in Kürze. Zwar übermittle das am Antrieb der Seiltrommel befindliche indirekte Messsystem, wieviel Zugseil ausgefahren ist. Für anspruchsvolle Kundenanforderungen sei das jedoch zu unsicher.

Die Lösung: Mit dem magnetkodierten Wegmesssystem BML von Balluff erhalte der Kran über ein zusätzlich auf die Seiltrommel aufgezogenes, kodiertes Magnetband ein zweites, direktes Messsystem. Damit werde die Position des Hakens redundant und sicher bestimmt, heißt es.

Visuelle Übermittlung

Um Kranbetreibern zu demonstrieren, wie sie unterschiedliche Betriebszustände, Status- und Warnanzeigen auf einfache Weise darstellen können, hat Bang die vielseitige „Smartlight“ von Balluff getestet. Mit den Betriebsarten „Stacklight“, „Level“, „Runlight“ und „Fleximode“ kann diese eine immense Bandbreite an Botschaften visuell übermitteln. Jedes einzelne Segment ist separat ansteuerbar, Farben und Zonen sind frei programmierbar. Die „Smartlight“ kann, neben gängigen Sachverhalten wie „Kran betriebsbereit“ (Grün, Dauerlicht) oder „Störung“ (Rot, blinkend), über eine frei wählbare Lauflicht-Farbe den gerade stattfindenden Hebe- oder Transportvorgang signalisieren, über die zunehmende farbliche Befüllung der Lampe beispielsweise anzeigen, wieviel Prozent der maximal zulässigen Last am Haken hängt. „‚Smartlight‘ bietet eine Fülle nutzerspezifischer Ausdrucksmöglichkeiten. Von Vorteil ist, dass bei Änderungen oder Ergänzungen die Leuchte weder demontiert noch mit zusätzlichen Segmenten versehen werden muss“, erläutert Michael Schmidt.

Dass in nur 30 Jahren ein international tätiger Spezialist für Planung, Fertigung, Montage und Service von Prozess-, Automatikkranen und Windensystemen aus einer in einer Garage gegründeten Firma entstehen würde, ist – wie beschrieben – natürlich auf die kontinuierliche Weiterentwicklung des Unternehmens zurückzuführen. Aber dort will Bang nicht stehenbleiben. Mit dem Ziel, Prozesse weiter zu automatisieren und den Kran als „Cobot“ in Intralogistikprozesse zu integrieren, startete das Unternehmen nach den Feierlichkeiten zum 30-jährigen Bestehen in ein neues Jahrzehnt. Der ausgeprägte Innovationsgeist und die enge Kooperation mit ausgewählten Projektpartnern dürfte die Gewähr bieten, dass die Großraumroboter von Bang auch in Zukunft moderne Kranlösungen in höchster Qualität sein werden und Kunden dem Unternehmen mit Folgeaufträgen eng verbunden bleiben – da ist man sich in Oelsnitz sicher. (jak)

Technische Logistik 05/2021 PDF-Download (1.96 MB)