Intelligentes Zustandsmonitoring für angetriebene Werkzeuge im Betriebszustand

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.11.2017 bis 30.10.2020
Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen, Maschinentechnik
Fördergeber:
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen AiF
Status:
Abgeschlossen

Forschungspartner

  • WTO

Kontakt

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+49 241 80 27442

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Das zentrale Elemente angetriebener Werkzeuge ist eine rotierende Spindel, die gegenüber dem Gehäuse gelagert wird. Diese Koppelstelle zwischen einem statischen Gehäuse und einer rotierenden Welle wird über hochpräzise Lager realisiert. Derartige Elemente unterliegen erheblicher Belastungen, da über sie sowohl die axialen als auch die radialen Prozesskräfte aufgenommen werden. Je nach Ausprägung der Belastungen fluktuiert die Lebensdauer dieser Lagerung zwischen wenigen Monaten und wenigen Jahren. Es zeigt sich, dass die maßgebliche Ausfallursache ein Lagerschaden, resultierend aus Verschleiß, ist.

Dieser im Rahmen des alltäglichen Gebrauchs auftretende Verschließ führt im Laufe des Produktlebenszyklus zu erhöhtem Lagerspiel, das sich negativ im Bearbeitungsergebnis abbildet. Ein gegebener Werkzeugverschleiß ist oftmals zwar akustisch festzustellen, jedoch aufgrund der umgebenden Geräuschkulisse nicht eindeutig und reproduzierbar zu quantifizieren. Selbst bei Entfallen aller umliegenden Störfaktoren lässt sich kein akustischer Schwellenwert festlegen, der alleinig durch den Bediener beurteilt wird. Daher ist letztlich nur das Bearbeitungsergebnis als Indiz für den Verschleiß heranziehbar, das durch den zeitlichen Verzug zwischen Ursache und Wirkung teils erheblichen Ausschuss entstehen lässt und ferner einen Stillstand der Fertigung zur Folge hat.

Die Lösungen der Problemstellung ist eine permanente Überwachung des Zustandes. Statt des realen Verschleißzustandes wird im industriellen Umfeld oftmals auf eine präventive Wartung zurückgegriffen. Der Anwender wendet in diesem Kontext tabellenbasierte Dokumentationen an, wobei über die erfassten Betriebsstunden eine weniger aussagekräftige Prognose des tatsächlichen Werkzeugzustands abgeleitet wird. Ziel des vorliegenden Projekts ist die lebenszeitparallele Beurteilung des Verschleißzustandes. Dieser soll über ein intelligentes Zustandsmonitoring, das zusammen mit der Firma WTP entwickelt wird, erfasst und beurteilt werden, um die AGW zustandsgerecht auszutauschen und somit längere Stillstandszeiten und Ausschussproduktionen zu vermeiden.