Bereits in der Entwicklung werden Linearführungen auf optimale Laufeigenschaften hin ausgelegt, wobei die unterschiedlichen Anwendungen relevant sind. Damit die Systeme im Einsatz einwandfrei funktionieren und zur hohen Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen beitragen, integrieren Linearführungshersteller analoge oder digitale Methoden und Messsysteme zur Zustandsüberwachung.
Als Zulieferer der Automobil- und Maschinenbauindustrie ist Schaeffler mit steifen und präzisen Profilschienenführungen vor allem im Werkzeugmaschinenbau, in der Medizintechnik, in der Nahrungsmittel- und Verpackungstechnik sowie in der Montage- Handhabungstechnik stark vertreten. „Unsere aktuellen Entwicklungen fokussieren sich besonders auf die Leichtbaurobotik. Hier positionieren wir uns neu mit Wellgetrieben und Motoren für Gelenkarme und im Linearbereich mit Range Extendern, der 7. Achse, die den Arbeitsbereich von Robotern erweitern“, sagt Dietmar Rudy, Leiter Forschung und Entwicklung im Bereich Industrial Automation bei Schaeffler.
Michael Hornung, Produktmanager International Drylin-Linear- und Antriebstechnik bei Igus, sagt zum unternehmerischen Fokus bezüglich der Einsatzgebiete und Märkte für Linearführungen: „Mit unseren Linearführungen sind wir branchenübergreifend vertreten – vom klassischen Maschinenbau, über die Bahntechnik, im Bereich Automotive bis hin zum Getränkeautomaten. Für die verschiedenen Branchen setzen wir auf unterschiedliche Werkstoffe, sowohl bei Polymergleitern als auch bei Führungen.“
Andreas Kropp, Application Engineering Manager Precision bei NSK Deutschland, erklärt: „Wir sind nicht auf bestimmte Einsatzgebiete und Märkte festgelegt. Aufgrund der hohen Präzision und Laufruhe kommen unsere Linearführungen aber überwiegend in High-End-Anwendungen zum Einsatz. Wichtige Anwendungsgebiete sind die Halbleiterfertigung, die Mess- und Prüftechnik sowie die Pharmaproduktion und Labortechnik. Führende Hersteller von Werkzeugmaschinen nutzen unserer Lineartechnik für die Tischführung ihrer Maschinen oder für das Bewegen und Positionieren von Werkzeugen.“ Weitere typische Einsatzbeispiele seien Medizingeräten für die Bildgebung wie Computertomographen und MRT-Scanner oder Hygiene-Anwendungen wie in der Lebensmittelproduktion.“
Zustandsüberwachung von Linearführung für anspruchsvolle Anwendungen
Um den Zustand von Linearführungen in den einzelnen Anwendungen und Branchen zu überwachen, verfolgen die Hersteller Schaeffler, Igus und NSK beispielsweise folgende Ansätze: Dietmar Rudy sagt, Schaeffler habe es sich frühzeitig zum Ziel gesetzt, „Wälzlagerungen von der analogen in die digitale Welt zu transformieren“. Laut Rudy sei dies nicht nur auf die Lineartechnik und nicht nur auf das Condition Monitoring begrenzt, sondern habe auch zum Ziel, Maschinen unter betriebswirtschaftlichen und technischen Bedingungen optimal betreiben zu können. Rudy erklärt: „Für unsere Profilschienenführungen haben wir deshalb Dura Sense entwickelt. Das als Option orderbare System erlaubt die Überwachung des Schmierzustandes der Führungswagen.“
Um frühzeitig den Verschleiß der Gleitelemente zu erkennen, hat Igus für seine Drylin-W-Linearführungen ein System entwickelt, bei dem ein Sensor, der direkt in der Gleitfolie aufgebracht ist, den Verschleiß des Lagers misst und dem Anwender rechtzeitig ein Signal gibt, wenn die Verschleißgrenze erreicht ist.
Michael Hornung erläutert: „Die analoge, sehr einfache Auswertung erfolgt über eine LED-Anzeige am Linearschlitten. Grün bedeutet alles okay und Rot weist auf das Erreichen der Verschleißgrenze von 0,5 mm und einen Lagerwechsel bei der nächsten Wartung hin. Mit unseren Drylin-Linearschlitten bieten wir zudem die Option der i-sense-Fernwartungskonzepte, bei der die Daten direkt digital versendet werden. So werden Wartungsintervalle berechenbar und das Ausfallrisiko wird reduziert.“
Auch für NSK ist die Zustandsüberwachung ein interessantes Thema, mit dem sich die Entwickler vor allem in Japan intensiv beschäftigen. „Bei rotativen Lagern sind solche Sensorlager bereits im Feldeinsatz, beispielsweise in den Radsätzen von Hochgeschwindigkeitszügen und in Windkraftanlagen. Für die Lineartechnik haben wir das System Acous Navi entwickelt, das eine Zustandsanalyse von Linearführungen erlaubt. Die Führungseinheit wird von einem Schwingungssensor überwacht und sobald Unregelmäßigkeiten auftreten, wird über eine IoT-Plattform – in diesem Fall das FIELD-System von Fanuc – eine Warnmeldung ausgegeben. Die Herausforderung ist dabei übrigens weder die Integration der Sensorik in das Antriebselement noch die Signalübermittlung, sondern die Entwicklung der Algorithmen, die für einen vorzeitigen Ausfall der Einheit repräsentativ sind. Hier haben wir aber jahrelange Erfahrung aus Praxistests vorzuweisen“, sagt Andreas Kropp.
Für Wälzlager und Kugelgewindetriebe sei das Überwachungssystem in Japan bereits verfügbar, die entsprechende Applikation für Linearführung befänden sich in der Entwicklung. Die kürzliche Akquisition von Brüel & Kjaer Vibro, einem weltweit führenden Anbieter von Condition-Monitoring-Systemen, unterstreiche laut Kropp die Bedeutung, die NSK im Markt der vorbeugenden Instandhaltung und in der Integration von Lagertechnik, Sensorik und Datenauswertung sieht.
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