Den Mehrwert für den Anwender im Sinn, transformiert Schaeffler immer mehr seiner rein mechanischen Produkte in die digitale Welt. Denn erst die Digitalisierung von Lagern ermöglicht es, Maschinenprozesse hinsichtlich der Leistungsgrenzen maximal auszunutzen, die Produktqualität zu verbessern und Maschinenlebensdauern zu verlängern.

So ist beispielsweise der größte Anteil an Werkzeugmaschinen-Ausfällen auf defekte Spindeln zurückzuführen, insbesondere auf Spindellagerschäden verursacht durch das Auffahren des Werkzeuges auf das Werkstück oder andauernde aber unentdeckte Überlastung. So erzeigt im Fräsbetrieb die Kombination von hohen Radiallasten, lang auskragenden Werkzeugen und hohen Drehzahlen speziell am werkzeugnahen Spindellager große Belastungen und ungünstige kinematische Verhältnisse. In Extremfällen sind dann kurzfristige Lagerausfälle möglich. Aus diesem Zusammenhang entwickelten die Schaeffler-Ingenieure ein System mit dem Ziel, Spindel-Ausfälle zu reduzieren, in dem eine sehr schnelle Abschaltung der Spindel bei Crash-Situationen möglich wird. Darüber hinaus sollte das System den Maschinenbetreiber in die Lage versetzen, ungünstige Betriebsbedingungen zu erkennen und seinen Bearbeitungsprozess gezielt zu verändern.

Das spezifisch für diesen Einsatz entwickelte Sensorsystem misst mit einer hohen Auflösung die Verlagerung der Spindelwelle unter Last in fünf Raumrichtungen – drei translatorisch und zwei rotatorisch. Daraus sind mit dem entsprechenden Wälzlager-Know-how die kinematischen Bedingungen im Lager und daraus die betriebsrelevanten Größen wie Pressung, Bohr-Roll-Verhältnis und Käfigtaschenspiel eindeutig berechenbar. Übersteigen die gemessenen Einfederungen an den Wälzkörpern eine spezifische Schwelle, wird vom Sensorring ein elektrisches Warnsignal an die Maschinensteuerung ausgegeben. Die Schwelle wird für jeden Spindel- und Maschinentyp individuell festgelegt. Der Schwellenwert lässt sich auch für andere Antriebskomponenten individuell festlegen, die eine niedrigere Belastungsgrenze als die Spindel haben und deren Belastung mit der der Spindel korreliert.

Eine weitere Besonderheit in Zeiten des Cloud-Computing: Die gesamte Software und alle erforderlichen Algorithmen sind in die Sensorik integriert. Das bedeutet, es sind keine weiteren Komponenten für das System notwendig. Das System ist lokal funktionsfähig und gibt ein individualisiertes Warnsignal an die Maschinensteuerung aus.

Die Verlagerungsmessung mit dem Sensorring und der integrierten Belastungsüberwachung hat das Vorserien-Stadium erreicht und steht zur praktischen Erprobung zur Verfügung.

Darüber hinaus entwickeln die Schaeffler-Ingenieure ein neues Analyse-Tool für die Optimierung der Spindelauslastung. Bei diesem System wird nicht nur ein Schwellenwert ausgegeben, sondern das beim Bearbeitungsprozess vom Sensorring gemessene Einfederungs-Kollektiv über der Zeitachse visualisiert. Erstmals wird der Maschinenbetreiber mit sehr hoher Genauigkeit wissen, mit wie viel Prozent er seine Spindel bei welcher Bearbeitung mechanisch auslastet. Er kann nun noch gezielter den Bearbeitungsprozess der Maschine hinsichtlich Auslastung und Gebrauchsdauer verändern. Trotz hoher Spindelbelastung sollen so schädliche Überlastungen vermieden werden. cs

EMO, Halle 7 Stand C42