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Bestsens AG: Intelligenz für Wälzlager
Die BestSense AG, ein junges Unternehmen aus Coburg, hat eine Technologie entwickelt, die es erlaubt, Wälzlager im eingebauten Zustand zu überwachen. Das patentierte Bearing Monitoring System (BeMoS)erfasst auf akustischer Basis sämtliche performancerelevanten Daten aus dem Lagerinneren und übermittelt diese an die Maschinenanwender. Somit sind diese permanent über den Schmierungszustand, die Temperatur und die Käfigdrehzahl informiert.
Bestsens wurde 2011 als GbR gegründet und ein Jahr später in eine Aktiengesellschaft umgewandelt. Gründer waren vier Ingenieure und Physiker, die zuvor am Institut für Sensor- und Aktortechnik der Hochschule Coburg als wissenschaftliche Mitarbeiter beschäftigt gewesen sind.
„Unsere Vision war es, die Lebensdauer von Wälzlagern zu verlängern, durch ein genaues Monitoring des Schmierstoffs, denn die Statistik sagt, 70 % vorzeitiger Lagerausfälle sind auf Schmierstoffprobleme zurückzuführen“, so Lars Meisenbach, Vorstand für Marketing und Vertrieb. Das erweiterte Statement heute heißt: „Wir machen Lager intelligent.“
 Eine intelligente Lagerüberwachung gibt laufend Auskunft über verschiedene Lagerparameter und nicht erst, wenn ein Schadensfall eingetreten ist.
Hierfür entwickelt, produziert und vertreibt das Unternehmen Sensorsysteme, mit denen Wälzlager präzise und in Echtzeit überwacht werden können. Einer der Vorteile dieses Systems, die Anwender sind laufend oder in bestimmten Zyklen über den Betriebszustand von Lagern informiert. Insofern können sie rechtzeitig eingreifen, bevor es zu einem Schaden kommt.
Diese Grundidee hat mittlerweile gegriffen, Bestsens wuchs auf 10 Mitarbeiter und bearbeitet nicht nur Deutschland, sondern auch angrenzende Länder als Vertriebsgebiet.
Das Interesse an der neuen Technologie fand zunächst ein breites Interesse bei Lagerherstellern, Maschinenproduzenten und in der Forschung, „immer mehr aber stellen sich die Maschinenhersteller als unsere Kernzielgruppe heraus“, wie Meisenbach sagt, „etwa Hersteller von Pumpen, Kompressoren, Textilmaschinen, Werkzeugmaschinen, Papiermaschinen und auch Hersteller von Windenergieanlagen.
Das Grundprinzip
Das patentierte Messsystem umfasst:
- spezielle mikroakustische Schallköpfe, die BeMoS Sensoren, die sehr einfach am Lagersitz montiert werden können. Sie sind mit Kabel versehen, die sie mit dem Controller verbinden.
- einen leistungsstarken Controller, welcher die Signalanalyse in Echtzeit durchführt. Ein Controller enthält Messkanäle für die Überwachung von max. 4 Lagerstellen und eine Reihe von Schnittstellen für den Anschluss an verschiedene Systeme. „Es hat sich aber herauskristallisiert, dass die weitaus meisten Anwender den Ethernet-Anschluss nutzen, daher werden wir uns bei der nächsten Version des Controllers auf eine leistungsfähige Ethernet-Schnittstelle konzentrieren“, so Meisenbach.
Welches Ethernet zum Einsatz kommt, langsam oder schnell, ist zweitrangig. Der Controller verarbeitet die Messdaten bereits so gut vor, so dass nur ein geringer Datenstrom erzeugt wird. - Die Weitergabe der Daten an verschiedene Anzeige- und Steuerungssysteme. In Frage kommen beispielsweise Werkzeugmaschinensteuerungen, SPS-Steuerungen oder auch ERP-Systeme (SAP).
 Die BeMoS-Sensoren erzeugen und messen akustische Oberflächenwellen.
Die Arbeitsweise ist im Grunde so, dass zunächst ein Signal im Ultraschallbereich erzeugt wird. Dessen Auswirkungen im Lager werden vom zweiten Sensor wieder aufgenommen und im Controller interpretiert.
Genauer:
Der Controller sendet elektrische Spannungsimpulse aus, die über den Sensor als mechanische Schwingungen auf den Lagerring übertragen werden. Die Ausbreitung dieser mechanischen Schwingung erfolgt in Form einer akustischen Oberflächenwelle, die sich auf der Außen- und Innenseite des Außenrings des Lagers ausbreitet und vom zweiten Sensor wieder in ein elektrisches Signal gewandelt wird. Die akustische Oberflächenwelle breitet sich abhängig vom mechanischen Belastungszustand des Außenrings aus und besitzt die Eigenschaft der starken Wechselwirkung mit Flüssigkeiten und somit auch mit dem Schmiermedium.
Damit diese Interpretation auch sicher gelingt, waren eine große Vielzahl von Versuchen nötig, z. B. mit unterschiedlichen Schmiermitteln, Materialien, Lagerarten etc.
Dadurch konnten Erfahrungen gesammelt werden, wie die Signale auf verschiedene physikalische Modellzustände reagieren.
 Der Controller ist die leistungsstarke Plattform für die Signalanalyse in Echtzeit.
Diese Versuche dauern weiter an, um die Einsatzbreite zu erhöhen. Bestsens betreibt dafür gut ausgestattete Labore und Prüfstände.
Lagerarten und Zustandsgrößen
Für welche Wälzlagerarten kann BeMoS eingesetzt werden? „Im Grunde für alle Lagerarten“, sagt L. Meisenbach. „Neben den bekannten Standardlagern funktioniert es auch bei Lagern mit Keramikwälzkörpern, axial nicht zugänglichen Lagern, geschlossenen Lagern, in normalen und rauen Umgebungen, sowie bei schnellen und langsamen Drehzahlen.“
Die Wechselwirkungen der Messimpulse werden über Algorithmen im Controller zu den drei Messgrößen
- Schmierungszustand
- Temperatur am Außenring
- Käfiggeschwindigkeit
umgerechnet und alle zwei Sekunden über die genannten Schnittstellen nach außen zur Verfügung gestellt.
Dadurch ist eine permanente Überwachung von Lagerstellen möglich, während herkömmliche Monitoring-Systeme erst Alarm geben, wenn ein Schadensfall bereits eingetreten ist. Durch die dauernde Überwachung können sich anbahnende Probleme sofort erkannt und rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
Für den Maschinen- oder Anlagenbetreiber bedeutet das u.a. eine erhöhte Ausfallsicherheit, mögliche lastoptimierte Steuerung des Fertigungsprozesses, maximale Lagerlaufzeiten bei minimalem Verschleiß und Schmiermittelaufwand und somit auch ein nachhaltiger Umgang mit den Rohstoffen.
Mehr als Hardware und Software
Bei Bestsens geht selten ein System einfach so über die „Theke“. Vielmehr helfen die Spezialisten aus Coburg auch vor und nach der Installation des Systems. Dazu gehört die Hilfe bei der Suche nach der konstruktiv besten Einbindung der Sensoren, die Inbetriebnahme des Systems, die Schulung der Mitarbeiter und letztlich auch die Auswertung der Messdaten, wenn Kunden das wünschen.
Kann man sich vorstellen, die technologischen Grundprinzipien auch auf andere Systeme als auf Wälzlager anzuwenden?
 Lars Meisenbach, Vorstand für Vertrieb und Marketing bei der Bestsens AG.
„Vorstellen können wir uns durchaus einiges in dieser Hinsicht. Wir führen auch Listen möglicher Applikationsfelder. Aber vorläufig, auf absehbare Zeit, werden wir weiterhin sehr intensiv mit Lagern beschäftigt sein“, ist sich Lars Meisenbach sicher.
www.bestsens.de
- Karl Obermann -
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