Ein scharfes digitales Abbild | Konfigurierbare Sensorlager

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.

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 ermöglichen eine an die Anwendung angepasste Kombination von unterschiedlichen Messgrößen.

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.

Individuell | Kombination der Sensorelemente wählbar

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

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.

Universelles Anwendungsspektrum in normiertem Bauraum

Die VarioSense-Lager werden in einem ersten Schritt für die sehr verbreitete Kugellagerreihe 6205 bis 6210 geliefert. Aber Nachfrage besteht aus vielen Anwendungsgebieten. Von Pumpen und Elektromotoren über Antriebe für Agrar- und Baumaschinen, Elektrofahrzeuge, Gabelstapler sowie Arbeitsmaschinen bis hin zu Anwendungen in der Windenergie, der Fördertechnik und der Aufzugstechnik finden sich die verschiedensten Branchen.

Konkrete Projekte verfolgt Schaeffler z.B. für Elektromotoren im Bereich der industriellen Mobilität, wie etwa Gabelstapler, oder bei E-Scootern. In diesen Anwendungen ist insbesondere ein robuster, lagerintegrierter Sensor erforderlich, der gegen Umwelteinflüsse geschützt ist. Bei Motor-Getriebe-Kopplungen laufen Projekte zur Erfassung der Belastung. Diese kann durch Messstellen im Lager schneller und direkter erfasst werden als über den Motorstrom und ist unabhängig von Elastizitäten im Triebstrang. In diesen Anwendungen kann durch die Klassierung von Lastdaten über die Cloudanbindung auch die Restgebrauchsdauer errechnet und ausgegeben werden.