KEM Konstruktion 09.2017

TRENDS
LÖSUNGEN FÜR DIE WERKZEUGMASCHINE 4.0
Intelligente Wälzführung und intelligente Spindellagerung vermeiden ungeplante Maschinen- bzw. Spindelausfälle
Smarte Komponenten für die nächste
Werkzeugmaschinengeneration
Schaeffler wird auf der EMO 2017 mechanische Komponenten, elektrische Antriebe und digital unterstützte
Lösungen präsentieren, die in der nächsten Werkzeugmaschinengeneration für mehr Produktivität, Verfügbarkeit
und Qualität sorgen – sei es in Hauptspindeln, Vorschubachsen, Rundachsen oder Drehtischen. Ein Trend ist
deutlich sichtbar: Der Anteil sensorisierter Komponenten im Portfolio des Herstellers nimmt immer mehr zu.
Zwei Beispiele – eine intelligente Wälzführung und eine intelligente Spindellagerung – werden in diesem
Beitrag ausführlicher vorgestellt.
Dr.-Ing. Ralf Beck, Redakteur KEM Konstruktion, auf Basis von Unterlagen der Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Homburg
Für die zweite Generation des
Systems wurde ein Sensor speziell
für die Erfassung des Schmier -
zustandes in den Laufwagen und
für die Platzverhältnisse an den
Umlaufführungen entwickelt. Die
neue Auswerteelektronik ermöglicht
jetzt die Überwachung von bis zu
sechs Laufwagen pro Achse
Bild: Schaeffler
Die Wälzkörper induzieren durch die kleiner werdende Schmierfilmdicke
im Wälzkontakt nun mehr Schwingungsenergie in den Tragkörper.
Bei Überschreitung eines aus dem Neuzustand (Sollzustand)
generierten Schwellenwertes (Schmierindikator) löst das System
automatisch einen Nachschmierimpuls am Schmierstoffgeber aus.
Basierend auf der Rollenumlaufeinheit RUE-E 4.0, die als Studie
auf der EMO 2015 präsentiert wurde, entwickelten die
Schaeffler-Ingenieure nun eine zweite Generation zur Vorserienreife.
Ähnlich der RUE-E 4.0 besteht das neue System aus einem Profilschienenlaufwagen
mit integrierter Sensorik, einer Auswerteelektronik
in einem kleinen Gehäuse und einem automatischen Schmierstoffgeber,
wie z. B. dem FAG Concept8. Die Auswerteelektronik
ermöglicht jetzt die Überwachung von bis zu sechs Laufwagen pro
Achse. Größte Herausforderung innerhalb der Entwicklung war es,
die Sensorik in den Bauraum der Linearführung zu integrieren. Im
Zuge dieser Neuentwicklung wurde ein Sensor speziell für die
Erfassung des Schmierzustandes in den Laufwagen und für die
Platzverhältnisse an den Umlaufführungen entwickelt.
Elektronische Überwachung des Schmierzustandes
Das innovative System nutzt den Effekt, dass mit alterndem
Schmierstoff bzw. kleiner werdender Schmierstoffmenge die
Dämpfungswirkung des Schmierstoffs im Wälzkontakt abnimmt.
Vorteile bedarfsgerechter Nachschmierimpulse
Erfährt eine Achse relativ wenig Wegstrecke und geringe Bearbeitungskräfte
wird das System seltener einen Schmierimpuls aus -
lösen, bei starker Beanspruchung entsprechend häufiger. Dringen
durch Verschmutzung Fremdkörper in den Laufwagen ein oder wird
der Laufwagen mit Kühlschmierstoff kontaminiert, wird dies über
den Körperschall sofort detektiert, bewertet und ein Schmierimpuls
ausgelöst. Solange der emittierte Körperschall über dem Schwellenwert
liegt, werden die Schmierimpulse wiederholt. Dies hat den
Effekt, dass die Verschmutzung mit dem Schmierstoff aus dem
Laufwagen sofort herausgespült wird. Sinken nach den Schmierimpulsen
die Kennwerte wieder auf das normale Niveau, haben die
Laufbahnen und Wälzkörper die Kontamination unbeschadet überstanden.
Ohne diese Innovation würde die Linearführung bis zum
nächsten geplanten Schmierintervall mit dieser Verschmutzung im
Wälzkontakt weiter betrieben werden und einen entsprechenden
Initialschaden davontragen. Ein vorzeitiger Totalausfall der Linearachse
ist vorprogrammiert.
Benefits für Maschinenhersteller und Betreiber
Das innovative System ermöglicht Maschinenherstellern und Betreibern
folgende Wettbewerbsvorteile:
40 K|E|M Konstruktion 09 2017