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Wälzlager

Konfigurierbare Sensorlager für die Maschinen- und Prozessüberwachung

| Redakteur: Ute Drescher

Der Einstieg in die Digitalisierung war noch nie so einfach: FAG Variosense-Lager – eine Kombination aus Standard-Wälzlager und Sensorcluster – stellen in einer kompakten Einheit gleich mehrere Sensorsignale für die Maschinen- und Prozessüberwachung zur Verfügung. Und sie bieten eine an die Applikation adaptierbare Kombination von unterschiedlichen Messgrößen in einem standardisierten Bauraum.

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Die Mechatronik-Entwickler von Schaeffler integrierten für diese Aufgabenstellung mehrere Sensorelemente in ein ringförmiges Gehäuse mit nur 7 mm Bauhöhe. Der Bauraum des Sensorclusters entspricht damit in etwa dem eines Radialwellendichtringes. So ergibt sich eine sehr kompakte Einheit.
Die Mechatronik-Entwickler von Schaeffler integrierten für diese Aufgabenstellung mehrere Sensorelemente in ein ringförmiges Gehäuse mit nur 7 mm Bauhöhe. Der Bauraum des Sensorclusters entspricht damit in etwa dem eines Radialwellendichtringes. So ergibt sich eine sehr kompakte Einheit.
( Bild: Schaeffler )

Das Lager ist das Herz der Maschine. So jedenfalls sieht es Christoph Wegner. Das begründet der Programmleiter FAG Variosense Bearing bei Schaeffler so: „Die Messung der am Lager vorhandenen Belastungen und Verlagerungen erlaubt auf ideale Weise die Beurteilung von Prozessen und Maschinenzuständen.“ Dabei gilt: Je präziser die Messung und je größer die Anzahl der Messgrößen, umso schärfer wird das digitale Abbild. Vor diesem Hintergrund stellt Schaeffler auf der Hannover Messe 2017 die flexibel konfigurierbaren FAG-Variosense-Lager vor. Sie sollen eine – jeweils an die Anwendung angepasste – Kombination von unterschiedlichen Messgrößen erfassen und für Analyse und Berechnung zur Verfügung stellen. Damit, so Wegner, „wird das sensorisierte Lager zum zentralen Enabler für die Digitalisierung“.

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Die Mechatronik-Entwickler von Schaeffler integrierten für diese Aufgabenstellung mehrere Sensorelemente in ein ringförmiges Gehäuse mit nur 7 mm Bauhöhe. Der Bauraum des Sensorclusters entspricht damit in etwa dem eines Radialwellendichtringes. Für ein einfaches Handling ist das Sensorgehäuse fest mit dem Außenring und der Sensorring fest mit dem Lagerinnenring verbunden. So ergibt sich eine sehr kompakte Einheit.

Herausragendes Merkmal des Sensorclusters ist dabei, dass die Anzahl und Kombination der Messgrößen vom Kunden für jede Applikation individuell festgelegt werden kann. Als Messgrößen stehen zur Zeit zur Auswahl:

  • die Temperatur im Bereich von –40 °C bis 125 °C,
  • die Drehzahl mit bis zu 17.000 min-1 inklusive Drehrichtungserkennung,
  • die Anzahl der Umdrehungen bzw. die Position mit 56-96 Impulsen/Umdrehung (baugrößenabhängig),
  • Schwingungssignale für langfristige Trendaussagen und
  • die maximale radiale Wellenverlagerung mit einer Auflösung von 1 µm.

Die Messung der radialen Wellenverlagerung am Lager erlaubt über die rechnerisch bekannten Zusammenhänge die Bestimmung der radialen Lagerkraft am Sensorlager. Ist der betreffende Antriebsstrang als Algorithmus mit der Berechnungs-Software Bearinx in der Schaeffler-Cloud hinterlegt, können darüber hinaus aus diesen Daten auch die Kräfte und Verlagerungen an den übrigen Lagern und Maschinenelementen wie z. B. Verzahnungen sowie das Drehmoment indirekt bestimmt werden. Damit sind die wichtigsten Größen für die Prozessparameterüberwachung von Maschinen und Anlagen bekannt und ein sehr großer Zusatznutzen für den Betreiber realisierbar. Beispielsweise lassen sich Überlasten leicht erfassen und eine Drehmomentbegrenzung sowie gegebenenfalls eine Abschaltung des Antriebes realisieren.

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