Antriebsnahe Prozess- und Maschinendiagnose
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In der ersten Förderperiode des TP3 der Forschergruppe „vorbeugende Wartung“ wurde die Ursache-Wirkungskette von Schäden erforscht. Die Zusammenhänge zwischen Belastung und Verschleiß wurden abgeleitet. Das wesentliche Ergebnis der 1. Förderperiode war die Prägung von Diagnosekenngrößen, die sich aus Antriebssignalen berechnen lassen. Bei den Forschungsarbeiten wurden Einzelachsen betrachtet. Das Hauptziel der 2. Förderperiode war die Übertragung der Ergebnisse der 1. Förderperiode auf eine komplette, mehrachsige Werkzeugmaschine. Dazu wurden in der 2. Förderperiode folgende Punkte untersucht: Einfluss des Rucks auf die Lebensdauer; Einfluss von Schäden im Antriebsstrang auf das Bearbeitungsergebnis; Einfluss von Mehrachsigkeit auf die gemessenen Signale. Um eine hohe Dynamik in den Bewegungen der Maschinenachsen zu erreichen, wird hoher Ruck benötigt. Deswegen wurde der Einfluss des Rucks auf die Lebensdauer der Wälzlager untersucht. Für Axiallager mit konstanter Axialkraft wurde festgestellt, dass der Ruck die Streuung (Standardabweichung) der statistischen Lebensdauer stark beeinflusst. Das heißt, dass der geplante Ruckwert in der Konstruktionsphase berücksichtigt werden soll, um einen zuverlässigen Betrieb zu erreichen. Das gilt für alle Komponenten mit Wälzkontakten in einem KGT. Um weiter Richtung kompletter Werkzeugmaschine zu gehen, wurden auf einem mehrachsigen Versuchsaufbau Zerspanungsversuche durchgeführt und die Qualität der gefertigten Oberfläche beurteilt. Es wurde festgestellt, dass es bei fortgeschrittenen Schäden Einflüsse auf die Oberfläche gibt, welche primär optischer Natur sind. An einer kommerziellen Werkzeugmaschine wurde untersucht, ob ein Schaden im Antriebsstrang, der in den achsinternen Antriebsdaten erkannt werden kann, auch in den Antriebsdaten der anderen Achsen erkennbar ist. Dies konnte jedoch nicht nachgewiesen werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Lifetime Models for Condition Monitoring and Simulation Based RAMS Optimizations. Proceedings of FAIM 2009, Middlesbrough, U.K., 06.07.-08.07.2009
Walther M., Nebel S., Verl A., Bertsche B.
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Sensorless Automated Condition Monitoring for the Control of the Predictive Maintenance of Machine Tools. Tagungsband zur 59th CIRP General Assembly, Boston (U.S.A.), 23.-29.8.2009
Verl, A.; Heisel, U.; Maier, D.; Walther, M.
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Sensorlose automatisierte Verschleißdiagnose an Vorschubsystemen mit Kugelgewindetrieben, in Werkzeugmaschinen Schwingungsanalyse & Identifikation: mit Fachausstellung; Fachtagung, Stadthalle Leonberg, 23. und 24. März 2010 / VDI-Schwingungstechnik (VDI-Berichte Nr. 2093). Düsseldorf: VDI, 2010, Seite 231-243
Walther, M.; Birenbaum, Ch.; Maier, D.
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Antriebsbasierte Zustandsdiagnose von Vorschubantrieben, 2011
Walther, M.
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Kumulative Lastermittlung aus Antriebsdaten zur Zustandsbewertung von Werkzeugmaschinenkomponenten, 2012
Huf, A.
