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Zustandsüberwachung von Kugelgewindetrieben

Planbare Stillstandszeiten

Der Ausfall eines Kugelgewindetriebes in der Vorschubachse einer Werkzeugmaschine bedeutet normalerweise ungeplante Stillstandszeiten verbunden mit teils hohen Kosten für Monteureinsätze und Ersatzteile. Um dem vorzubeugen, entwickelte die Firma August Steinmeyer ein Konzept, bei dem der Zustand des Kugelgewindetriebes permanent überwacht wird. So lassen sich drohende Probleme frühzeitig erkennen und eventuell erforderliche Maßnahmen rechtzeitig einleiten.

Bild: August Steinmeyer GmbH & Co. KGBild: August Steinmeyer GmbH & Co. KG
Die von Steinmeyer entwickelte Technik der Zustandsüberwachung eines Kugelgewindetriebs zielt darauf ab, die Vorspannung der Mutter auf der Spindelwelle durchgehend zu überwachen. Mit einem Prüfstand lässt sich die Qualität des Kugelgewindetriebes überprü

Durch unerwartete Ausfälle von Kugelgewindetrieben entstehen vor allem in der Serienproduktion schnell hohe Kosten. Als eines der häufigsten Ausfallkriterien gilt der Verlust der Vorspannung und damit das Auftreten von Spiel zwischen Spindel und Mutter aufgrund von adhäsivem bzw.

Bild: August Steinmeyer GmbH & Co. KGBild: August Steinmeyer GmbH & Co. KG
Versuch mit einer in drei Stufen unterschiedlich tief geschliffenen Spindel zur Auswertung des Signalhubs (links); Verlauf des Sensorsignals in den drei Stufen: blau Drehmomentsignal, rot Sensorsignal (rechts).

Bild: August Steinmeyer GmbH & Co. KGBild: August Steinmeyer GmbH & Co. KG
Versuch mit einer in drei Stufen unterschiedlich tief geschliffenen Spindel zur Auswertung des Signalhubs (links); Verlauf des Sensorsignals in den drei Stufen: blau Drehmomentsignal, rot Sensorsignal (rechts).

abrasivem Verschleiß der Laufbahnen und Kugeln. Um dem vorzubeugen, startete Steinmeyer bereits vor Jahren ein Entwicklungsprojekt zur permanenten Überwachung des Zustands des Kugelgewindetriebes. Eine wesentliche Kenngröße für die Qualität eines Kugelgewindetriebs stellt die Vorspannung der Mutter auf der Spindelwelle dar. Sie ist eine notwendige Voraussetzung für die Leistungsfähigkeit des Kugelgewindetriebs, beispielsweise für die Spielfreiheit, Positioniergenauigkeit oder Steifigkeit. "Ohne die Vorspannung schwingt die Achse auf und es werden weder eine ausreichende Positioniergenauigkeit noch gute Oberflächen bei der Bearbeitung erreicht", erklärte Wolfgang Klöblen, Entwicklungsleiter bei Steinmeyer. Die neue Technik der Zustandsüberwachung eines Kugelgewindetriebs zielt darauf ab, die Vorspannung der Mutter auf der Spindelwelle durchgehend kontrollieren zu können. Dazu wird das Niveau der Vorspannung im Neuzustand gemessen und anschließend die Abnahme über die Lebensdauer permanent aufgezeichnet und ausgewertet. Durch die Definition individueller Grenzwerte lassen sich Warnmeldungen generieren, die ausgegeben werden, wenn die Vorspannung unter einen vorgegebenen Grenzwert sinkt. "Dies eröffnet die Möglichkeit, einen geplanten Austausch in Ruhe vorzubereiten und durchzuführen. Gleichzeitig lassen sich damit Kosten aufgrund von Stillstandzeiten, Ersatzteilbeschaffung und Monteureinsätzen minimieren", erläutert Klöblen die Vorteile.

August Steinmeyer GmbH & Co. KG

Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 12 2017 - 12.12.17.
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