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Sensorik und Schwingungsanalyse für Linearführungen Automatisierte Nachschmierung

05.10.2018

Die Möglichkeit, die Schmierung und Überwachung des Schmierzustandes von Profilschienenführungen komplett automatisieren zu können, bedeutet für Betreiber und Hersteller von Produktionsmaschinen einen großen Fortschritt.

Defekte Wälzlager und Linearführungen zählen statistisch gesehen zu einer der häufigsten Ursachen von Werkzeugmaschinenausfällen. Verantwortlich dafür, dass Linearführungen vor dem Ende der zu erwartenden Gebrauchsdauer ungeplant ausfallen, sind häufig Mangelschmierung oder Verschmutzung, in Einzelfällen auch Einbaufehler. Mit einer bedarfsgerechten Nachschmierung von Wälzkörperumlaufführungen können solche ungeplanten Maschinenausfälle drastisch reduziert und so die Verfügbarkeit von Werkzeugmaschinen signifikant gesteigert werden.

Schaeffler integriert Sensorik und Schwingungsanalyse in Linearführungen und bietet mit diesen Mechatronikkomponenten eine automatisierte Nachschmierung. Die 2017 schon für Rollenumlaufeinheiten realisierte Funktion ist nun auch für Kugelumlaufführungen erhältlich. Und der Benefit geht weit über die reine Nachschmierfunktion hinaus. Denn für Betreiber entfallen damit eventuell noch manuell durchgeführte Schmierarbeiten, während Maschinenhersteller nicht mehr von den manchmal eingeschränkten Steuerungsmöglichkeiten einer Zentralschmieranlage abhängig sind.

Belastungs- und bedarfsgerechte Nachschmierung

Im Gegensatz dazu erfolgt mit Schaeffler Durasense die Nachschmierung für jede einzelne Linearachse belastungs- und bedarfsgerecht. Die Auswerteelektronik ermöglicht die Überwachung von bis zu sechs Laufwagen pro Achse. Sowohl bei den sechs- und vierreihigen Kugelumlaufführungen Kuse und Kuve als auch bei den Rollenumlaufführungen Rue kann die Position des Sensors am Laufwagen frei gewählt werden: links oder rechts am Laufwagen beziehungsweise links oder rechts vom Kopfstück.

Sowohl Mangelschmierung als auch Überfettung werden mit Durasense zuverlässig vermieden, Maschinenlaufzeiten verlängert und die Ausfallrate reduziert. Falls die Nachschmierung versagen sollte, etwa aufgrund eines defekten Schmieraggregates, undichter Schläuche oder verstopfter Schmiernippel, erkennt Durasense dies zuverlässig. Eine aufwendige Überwachung mittels Drucksensoren, wie sie bei Zentralschmieranlagen eingesetzt wird, ist nicht notwendig. Das neue System schützt so auch stark verkettete Anlagen vor sehr teuren Stillständen.

Durasense ist für all jene Branchen von großer Bedeutung, in denen es auf maximale Maschinenverfügbarkeit ankommt. Dies betrifft besonders die Fertigungslinien der Automobilhersteller sowie viele „Bewegungsachsen“ in der Intralogistik, der Nahrungsmittel- und Verpackungsindustrie und in der automatisierten Montage beziehungsweise Handhabung.

Bedarfsgerechte Schmierung

Legt eine Profilschienenführung relativ wenig Wegstrecke zurück und erfährt geringe Kräfte, wird Durasense seltener einen Schmierimpuls auslösen, bei starker Beanspruchung entsprechend häufiger. Dringen durch Verschmutzung Fremdkörper in den Laufwagen ein oder wird der Laufwagen mit einem flüssigen Medium kontaminiert, wird dies über den Körperschall detektiert und ein Schmierimpuls ausgelöst. Solange der emittierte Körperschall über einem individuell errechneten Schwellenwert liegt, werden die Schmierimpulse wiederholt. Dies hat den Effekt, dass die Verschmutzung mit dem Schmierstoff sofort aus dem Laufwagen herausgespült wird.

Sinken nach den Schmierimpulsen die Kennwerte wieder auf ein normales 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 oder sogar einen starken Schaden davontragen.

Instandhaltungstermine

Nach sehr langer Betriebsdauer von Kugel- und Rollenumlaufeinheiten setzt allmählich eine oberflächennahe Werkstoffermüdung ein. Das sensible Messsystem erfasst diesen Zustand und löst nun häufiger Nachschmierimpulse aus. Die Laufruhe der Linearachse bleibt länger erhalten und die Produktqualität über eine längere Zeit konstant. Obwohl die Linearführung in diesem Zustand noch voll funktionsfähig ist, können die kürzer werdenden Zeitabstände zwischen den Schmierimpulsen als Indikator und Startpunkt für eine Prognose der verbleibenden Restlebensdauer der Profilschienenführung dienen. Diese Berechnung ist zukünftig als digitaler Service „Lifetime Analyzer“ verfügbar und erlaubt es, auf Basis tatsächlicher Betriebsdaten Instandhaltungstermine zustandsorientiert zu planen.

Bildergalerie

  • Schaeffler DuraSense, die belastungs- und bedarfsgerechte automatische Nachschmierung, ist für Rollenumlaufeinheiten als auch für Kugelumlaufeinheiten erhältlich.

  • Das Bild zeigt das Innenleben einer Rollenumlaufeinheit. Schaffler hat die Technik so erweitert, dass Sensorik und Schwingungsanalyse für eine automatisierte Nachschmierung sorgen.

    Bild: Schaeffler

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