Steigerung der Ressourceneffizienz und Verfügbarkeit von Kugelgewindetrieben durch adaptive Schmierung

Von:

Andreas Spohrer

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Kugelgewindetriebe sind in modernen Werkzeugmaschinen die am häufigsten eingesetzten Konstruktionselemente zur Bewegungswandlung rotatorisch wirkender Elektroantriebe in präzise Vorschubbewegungen. Gleichzeitig sind Kugelgewindetriebe aktuell als Hauptursache für unvorhergesehene Maschinenausfälle im industriellen Einsatz verantwortlich, wodurch die technische Verfügbarkeit und Produktivität von Werkzeugmaschinen signifikant reduziert wird. Während sich vergangene Forschungsarbeiten zur Steigerung der technischen Verfügbarkeit von Kugelgewindetrieben insbesondere mit der Entwicklung von Condition Monitoring Systemen zur Verschleißzustandserkennung beschäftigt haben, verfolgt die vor-liegende Dissertation das Ziel, mittels adaptiver Schmierung auftretenden Verschleiß aktiv zu reduzieren. Zu Beginn der Arbeit erfolgt eine Darstellung und Bewertung des aktuellen Stands von Forschung und Technik im Themenfeld. Basierend auf den hierbei identifizierten Defiziten wird dann das innovative adaptive Schmierverfahren konzipiert. Als erster Schritt erfolgt hierzu eine Analyse der Einflüsse auf den Schmierstoffbedarf von Kugelgewindetrieben. Basierend auf den vorherrschenden Wirkzusammenhängen von Axiallast, Drehzahl, Temperatur und Reibmoment erfolgt dann die Erarbeitung und Validierung eines für Kugelgewindetriebe geeigneten Reibungsmodells. Das Konzept der adaptiven Schmierung sieht vor, im Betrieb von Kugelgewindetrieben deren real vorliegenden Schmierzustand mit deren SOLL-Zustand zu vergleichen und hieraus bedarfsgerechte Entscheidungen zur Nachschmierung abzuleiten. Hierzu erfolgt die Entwicklung eines geeigneten Sensorsystems. Das entwickelte Schmierverfahren und das entstandene Sensorsystem zur adaptiven Schmierung von Kugelgewindetrieben werden abschließend in Laborversuchen validiert. Hierbei wird deren Fähigkeit zur Steigerung der Ressourceneffizienz und Verfügbarkeit gegenüber konventionellen Schmierverfahren nachgewiesen.