Zustandsbeeinflussung von Wälz-Gleitlagerungen

SFB 805 | Teilprojekt T6

Im Rahmen des Transferprojekts soll ein kombiniertes Wälz-Gleitlager sensorisch überwacht und dessen Funktionsweise tiefgehend erforscht werden um die industrielle Anwendbarkeit zu quantifizieren. Ziel ist, das Lager als Sensorelement im Antriebsstrang einer Presse zu nutzen, um neben der Erfassung des Lagerzustandes ebenfalls Rückschlüsse auf den aktuellen Maschinenzustand ziehen zu können. Durch Implementierung aktiver Lagerkomponenten soll zudem die Beeinflussung funktionsrelevanter Lagereigenschaften ermöglicht werden.

Motivation

Die Umformtechnik zeichnet sich durch hohe Produktivität, hervorragende Materialausnutzung aber auch hohen Investitionsbedarf für Maschinen aus. Im Zuge der Entwicklung geht der Trend zu flexiblen Maschinentechnologien mit einem weiten Einsatzgebiet und hoher Anpassbarkeit an bestehende Produktionsbedingungen. Vorreiter solch einer Maschinentechnologie sind Servopressen, die eine nahezu frei einstellbare Bewegungskinematik des Stößels aufweisen und somit die Einsatzgrenzen von Pressen deutlich erweitern1. Durch die Erhöhung der Maschinenflexibilität und die Erweiterung der Einsatzgrenzen ergeben sich jedoch auch neue, teilweise extreme Belastungsszenarien und somit eine deutliche Erhöhung der Anforderung an die Maschinenelemente von Pressen. Besonders die Lager erfahren eine deutlich höhere Beanspruchung, die durch reine Gleit- oder Wälzlager nicht mehr erfüllt werden können. Um hohe Lasten bei Spielfreiheit der Lager übertragen zu können wurde ein kombiniertes Wälz-Gleitlager (Abbildung [1]) entwickelt, dessen industrieller Nutzen nun quantifiziert werden soll. Zu diesem Zweck wird im Transferprojekt T6 das kombinierte Wälz-Gleitlager sensorisch überwacht.

[1] Aktives sensorisches Wälz-Gleitlager

Lösungsweg

Der Verlauf des Projekts sieht zwei Phasen vor. Zum einen die Entwicklung und Untersuchung eines zustandsüberwachten Wälz-Gleitlagers und zum anderen die Entwicklung aktiver Lagerkomponenten. Zunächst werden Industrieanforderungen an aktive Wälz-Gleitlager quantifiziert. Auf Basis dieser Anforderungen werden sensorisch ausgestattete Lager ausgelegt und realisiert. Parallel zur Realisierung der Lager wird ein Prüfstand für die Zustandsüberwachung der Wälz-Gleitlager umgesetzt. Mithilfe des Prüfstand erfolgt einen kontinuierliche Versuchsdurchführung und Auswertung hinsichtlich definierter technologischer und wirtschaftlicher Kriterien sowie ein Abgleich mit konventionellen Lagern. Ermittelt werden hierbei die Einsatz- bzw. Belastungsgrenzen der kombinierten Lager sowie deren Notlaufeigenschaften. Die Detektion von Lagerfehlern sowie deren Auswirkungen auf das Lagerverhalten stehen im Fokus der Arbeiten. Im zweiten Teil erfolgt auf Basis der gewonnen Erkenntnisse die Auslegung und Realisierung der aktiven Lagerkomponenten und deren Untersuchung.

Förderhinweis

Das Forschungsprojekt wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereiches SFB 805 – „Beherrschung von Unsicherheit in lasttragenden Systemen des Maschinenbaus“.

Deutsche Forschungsgemeinschaft

 

[1] Osakada, K.; Mori, K.; Altan, T.; Groche, P.: Mechanical servo press technology for metal forming. CIRP Annals – Manufacturing Technology 60, pp. 651-672, 2011