WO2014190983A1 - Verfahren und vorrichtung zur nachschmierung eines fettgeschmierten wälzlagers - Google Patents

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WO2014190983A1
WO2014190983A1 PCT/DE2014/200137 DE2014200137W WO2014190983A1 WO 2014190983 A1 WO2014190983 A1 WO 2014190983A1 DE 2014200137 W DE2014200137 W DE 2014200137W WO 2014190983 A1 WO2014190983 A1 WO 2014190983A1
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bearing
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rolling bearing
drive unit
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PCT/DE2014/200137
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Gabriele Laugisch
Michael Pausch
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Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a method for relubricating a grease-lubricated roller bearing and to a device suitable for carrying out such a method.
  • a method and a system for determining and executing correct automatic relubrication for a number of bearings is known.
  • the relubrication system should be suitable for grease-lubricated bearings.
  • the bearing load, bearing temperature and bearing speed are recorded and taken into account in a procedure for the determination of relubrication parameters.
  • DE 10 2009 036 228 B4 discloses a method for load-oriented lubrication of tribological systems, in which geometric conditions such as shape, mounting position and dimensions of effective surfaces of individual components of such systems are taken into account. Taking into account In view of these influences, expectancy values for the state of wear of a lubricant that depend on the service life are determined.
  • EP 0 854 314 B1 discloses a method for supplying a rolling bearing with a lubricant which is supplied in solid, pasty or liquid form.
  • the rolling bearing is, for example, a bearing of a godet in a textile machine. Within a textile machine, various bearing points can be supplied intermittently with lubricant, depending on recorded operating data.
  • Another lubricant distribution system is known from EP 2 101 102 A2.
  • This lubricant distribution system which is intended for the lubrication of bearings or joints in machines, has a pressure monitor with at least two pressure measuring cells. The pressure monitor is thus able to detect pressures in various supply lines of the lubricant distribution system.
  • the object of the invention is to improve the relation between the expense of obtaining relevant information during storage operation on the one hand and the compliance of regreasing parameters with the actual requirements on the other hand with respect to the cited prior art in relubrication of grease-lubricated rolling bearings.
  • the grease-lubricated roller bearing is part of a system which also has a drive unit.
  • the drive unit may be, for example, an electric motor, an internal combustion engine, or a drive by wind or water power. In all cases, the drive is a locally separate from the rolling bearing component of the system.
  • At least one operating parameter of the rolling bearing as well as at least one operating parameter of the drive unit are detected.
  • an aging state of the grease contained in the rolling bearing is concluded and, as required, a signal for relubrication of the rolling bearing is generated.
  • the invention is based on the consideration that with relubrication of highly loaded, in particular high-revolving roller bearings with grease, exact compliance with regreasing parameters is required. Both a lack of lubrication and an over-lubrication pose the risk of hot running at high speed ranges in grease-lubricated bearings. Under high speed ranges are in this context speed parameters n * dm (speed n * mean bearing diameter dm) of more than 1, 0 million mm x min ", in particular of more than 1, 8 million mm x min" 1, understood. In order to determine the parameters of relubrication as precisely as possible, the prior art records and evaluates numerous measured values on the rolling bearing.
  • the invention proposes a way that differs fundamentally in that, in addition to an operating parameter recorded on the roller bearing, another operating parameter is used to determine regreasing parameters, in particular the determination of a regreasing time and the quantity of lubricating grease to be supplied, which component is located at a component spaced from the roller bearing , namely drive component, the entire, the rolling bearing comprehensive system is detected.
  • an operating parameter of the rolling bearing the rolling bearing temperature is preferably detected.
  • a vibration detected on the rolling bearing can also be used as the operating parameter of the rolling bearing. If an electric motor is provided as the drive unit, its motor current is preferably detected as the operating parameter.
  • the fuel consumption can be detected as operating parameters of the drive unit.
  • any drive there is the possibility of detecting a torque of the drive unit as an operating parameter.
  • An operating parameter detected in or directly on the roller bearing is generally referred to as a bearing-internal operating parameter; an operating parameter detected at the drive unit is generally referred to as out-of-process operating parameter.
  • Sensors for detecting the various operating parameters are called corresponding to internal or external storage sensors.
  • a drive unit is already equipped with a sensor, that is, at least one external sensor, which is additionally useful for determining parameters of relubrication.
  • Lagerextern obtained data in particular motor current data of an electrical drive unit, can be used to set the lubrication of the rolling bearing bearing bearing target data, such as a maximum storage temperature set.
  • a method according to the invention For example, when a temperature increase of 0.2 to 10% (based on the absolute temperature in Kelvin) above the setpoint temperature of the bearing (measured on the outer ring of the rolling bearing) automatically re-lubrication with the correctly calculated amount of lubricant.
  • the setpoint temperature of the rolling bearing can be dependent not only on the motor current of the drive unit, but also, for example, on a rotational speed measured either on the rolling bearing or on the drive unit and on an ambient temperature measured outside the rolling bearing.
  • the relubrication amount is, whereby a dependency on internal or external storage parameters may be given, preferably 0.1-10% of the first amount of greasing.
  • the various operating parameters recorded enter into a simulation of the aging process of the lubricating grease, which comprises both chemical aging of the lubricating grease and physical aging processes.
  • the term "chemical aging” includes, in particular, the oxidation of the lubricating grease in installations in which combustion processes take place, in particular in combustion engine drive, possibly also nitration and / or sulphation of the lubricating grease. That is, physical, aging and / or stress-related changes in state, can play a role in particular in the form of an increasing content of foreign substances, especially abrasive particles and water.Also caused by mechanical influences shear or separation of the lubricant is in this sense a physical aging process.
  • the chemical aging processes on the one hand and the physical aging processes on the other hand are not balanced in the simulation of the aging of the lubricating grease. Furthermore, there is the possibility that at least At least one of the conditions of the Schnnierfettes, that is, the chemical and / or physical state of aging, not linearly enters into the determination of the overall aging state of the grease.
  • the grease-lubricated bearing is, for example, a ball bearing, in particular a single or multi-row angular contact ball bearing.
  • the relubrication is applicable to any other types of rolling bearings, such as cylindrical roller bearings, spherical roller bearings or tapered roller bearings.
  • the bearing to be lubricated can be provided for radial bearing or predominantly for absorbing radial forces.
  • the relubrication method is also applicable to thrust bearings or bearings, which mainly absorb axial forces.
  • the advantages of the relubricating process in high-speed roller bearings come into play. These are typically angular contact ball bearings, ie radial-axial bearings. In all cases, depending on the speed of the stored, in particular driven by electric motor components and dependent on the drive power steady-state temperatures can be determined during the course of the grease distribution and used for later Nachschmiervor Cyprus.
  • the speed characteristics of spindle bearings used in machine tools can be up to 3,000,000 mm * min -1 .
  • the invention does not only serve to extend the service life of the grease but instead The speed characteristics achieved in this case are of the order of magnitude that otherwise can best be achieved with oil / air lubrication.
  • the high expenditure on equipment for oil / air lubrication, such as the provision of filtered and dried air, is eliminated as a matter of principle.
  • basic advantages of grease lubrication compared with oil lubrication, such as the sealing effect of the grease are used.
  • the grease lubrication at low speeds which may occur even in systems with high possible speeds, for example, roughing in the case of a machine tool
  • the advantage of better lubrication in mixed friction range since the probability of metal / metal contact by the due contained in the grease thickener more stable lubricant film is reduced.
  • the advantage over oil lubrication is that there is less dependence on the mounting position of the mounted components, for example the vertical or horizontal arrangement of a shaft.
  • the relubrication method according to the invention is suitable for systems with vertical shaft, for systems with horizontal shaft, for systems with indefinite mounting position, as well as for pivoting position of a shaft.
  • Figure 1 A multiple grease-lubricated bearings, namely spindle bearings, having industrial plant.
  • An industrial plant generally designated by the reference numeral 1, also referred to as a plant, comprises a drive unit 2, which is shown only schematically, namely an electromotive drive, which drives a spindle 3 of a machine, of which a housing 4 can be seen in sections.
  • the housing 4 is not necessarily the housing of the entire machine. Rather, it can also be a housing of a machine component, for example a spindle housing.
  • the spindle 3 is mounted in the housing 4 by means of two roller bearings 5, 6, namely angular contact ball bearings.
  • the common axis of rotation of the drive unit 2, that is, the electric motor, and the rolling bearing 5.6 is denoted by R.
  • the rolling bearings 5,6 are grease-lubricated super precision bearings.
  • flexible lines 7.8 are provided, which are connected to a Fettnachschmier réelle 9.
  • the lines 7,8 open into the housing 4.
  • a space including both rolling bearings 5, 6 may be sealed.
  • As a lubricant for Mobefettung and relubrication of the rolling bearings 5.6 is a high-speed grease suitable. This may be, for example, a lithium complex soap fat, a barium complex soap fat, a calcium complex soap fat or a fat with polyurea thickener.
  • the Fettnachschmier Meeting 9 is data technically connected to a control and monitoring unit 10, to which also two measuring lines 1 1, 12 connected are concluded, via which the measured respectively at the outer ring bearing temperatures of the bearings 5,6 are detected. Via a further measuring line 13, which is connected to the control and monitoring unit 10, speed signals are transmitted, which are supplied by a arranged next to the rolling bearing 6 speed sensor 14, which measures the rotation and / or angular position of the spindle 3 in the housing 4 , To the control and monitoring unit 10 also measured motor current data MD of the drive unit 2 and stored bearing data LD, which relate to the two not necessarily similar rolling bearings 5,6, transmitted.
  • the storage of the storage data LD could, for example, also be integrated into the control and monitoring unit 10.
  • the motor current data MD are data which are available for the operation of the drive unit 2 anyway and thus without additional hardware costs by the control and monitoring unit 10 and the Fettnachschmier réelle 9 are available.
  • a motor current sensor 15 is part of the drive unit 2.
  • Central function of the control and monitoring unit 10 is the need-based relubrication of the bearings 5,6 with grease. It is assumed here that the rolling bearings 5, 6 are firstly greased with the usual amount of grease for sealed bearings. For the determination of parameters of a time- and quantity-appropriate re-greasing, on the one hand, the storage-internal operating parameters of Annex 1 are recorded.
  • these are the storage temperatures of the rolling bearings 5, 6 as well as the speed of the spindle 3 measured directly on the rolling bearing 6 by means of the rotational speed sensor 14, that is to say with an internal sensor.
  • the regulating and monitoring unit 10 also processes signals a special, not shown, the lubricant sensor, which is attached to one of the rolling bearings 5,6 or to each of the rolling bearings 5,6 as an internal sensor and, for example, according to DE 10 2006 015 1 1 1 A1 can be constructed.
  • a sensor is provided in addition to the temperature measurement for measuring the water content and the solids content in the lubricant.
  • the determination of relubrication parameters also includes out-of-process operating parameters.
  • this is the measured motor current of the electric drive unit 2.

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Abstract

Ein Verfahren zur Nachschmierung eines fettgeschmierten Wälzlagers (5, 6) einer eine Antriebseinheit (2) aufweisenden Anlage (1) weist folgende Merkmale auf: - Mindestens ein Betriebsparameter des Wälzlagers (5, 6) wird erfasst, - mindestens ein Betriebsparameter der Antriebseinheit (2) wird erfasst, - auf Basis der unterschiedlichen, Zustände innerhalb sowie außerhalb des Wälzlagers (5, 6) betreffenden Betriebsparameter wird eine Alterung des im Wälzlager (5, 6) enthaltenen Schmierfetts ermittelt und ein Signal für eine Nachschmierung des Wälzlagers (5, 6) generiert.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Verfahren und Vorrichtung zur Nachschmierung
eines fettgeschmierten Wälzlagers
Beschreibung
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachschmierung eines fettgeschmierten Wälzlagers sowie eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Aus der WO 201 1/025430 A1 ist ein Verfahren und ein System zum Ermitteln und Ausführen korrekter, automatischer Nachschmierung für eine Anzahl von Lagern bekannt. Insbesondere soll das Nachschmiersystem für fettgeschmierte Lager geeignet sein. Um Daten für eine automatische Nachschmierung zu er- mittein, werden Lagerlast, Lagertemperatur und Lagerdrehzahl erfasst und in einem Verfahren zur Bestimmung von Nachschmierparametern berücksichtigt.
Verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zur Wälzlagerschmierung, die auch Lagertemperaturen erfassen, sind zum Beispiel aus der US 5,060,760 A, aus der US 2004/0197040 A1 , sowie aus der DE 199 47 458 A1 bekannt. In den beiden letztgenannten Fällen werden zusätzlich zu Temperaturen auch Vibrationen oder Geräusche gemessen.
Die DE 10 2009 036 228 B4 offenbart ein Verfahren zur belastungsorientierten Schmierung von tribologischen Systemen, bei welchem auch geometrische Gegebenheiten wie Form, Einbaulage und Abmessungen von Wirkflächen einzelner Komponenten solcher Systeme berücksichtigt werden. Unter Berück- sichtigung dieser Einflüsse werden von der Betriebsdauer abhängige Erwartungswerte für den Verschleißzustand eines Schmiermittels ermittelt.
Aus der EP 1 250 550 B1 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes des Schmierfetts in einem Lager bekannt, bei welchem ein Modell genutzt wird, in dem eine Beziehung zwischen der Art des Schmierfetts und der Art des Lagers hergestellt ist. Weiter werden in dem Modell die Lagertemperatur, die Drehzahl des Lagers, sowie die Last auf das Lager berücksichtigt. Die EP 0 854 314 B1 offenbart ein Verfahren zur Versorgung eines Wälzlagers mit einem Schmiermittel, welches in fester, pastöser oder flüssiger Form zugeführt wird. Bei dem Wälzlager handelt es sich beispielsweise um ein Lager einer Galette in einer Textilmaschine. Innerhalb einer Textilmaschine können verschiedene Lagerstellen, abhängig von erfassten Betriebsdaten, intermittie- rend mit Schmiermittel versorgt werden.
Ein weiteres Schmierstoffverteilsystem ist aus der EP 2 101 102 A2 bekannt. Dieses Schmierstoffverteilsystem, welches zur Schmierung von Lagern oder Gelenken in Maschinen vorgesehen ist, weist einen Druckwächter mit wenigs- tens zwei Druckmesszellen auf. Der Druckwächter ist damit in der Lage, Drücke in verschiedenen Versorgungsleitungen des Schmierstoffverteilsystems zu erfassen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Nachschmierung von fettge- schmierten Wälzlagern die Relation zwischen dem Aufwand für die Gewinnung relevanter Informationen während des Lagerbetriebs einerseits und der Übereinstimmung von Nachschmierparametern mit den tatsächlichen Erfordernissen andererseits gegenüber dem genannten Stand der Technik zu verbessern.
Beschreibung der Erfindung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Nach- schmierung eines fettgeschmierten Wälzlagers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Nachschmiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Im Folgenden im Zusammenhang mit der Vorrichtung zur Nachschmierung eines fettgeschmierten Wälzlagers erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für das Nachschmierverfahren und umgekehrt. Das mit Fett nachzuschmierende Wälzlager ist Teil einer Anlage, welche auch eine Antriebseinheit aufweist. Bei der Antriebseinheit kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor, einen Verbrennungsmotor, oder einen Antrieb durch Wind- oder Wasserkraft handeln. In allen Fällen ist der Antrieb eine örtlich vom Wälzlager getrennte Komponente der Anlage. Im Rahmen des Verfah- rens zur Nachschmierung des Wälzlagers wird sowohl mindestens ein Betriebsparameter des Wälzlagers, als auch mindestens ein Betriebsparameter der Antriebseinheit erfasst. Auf Basis dieser unterschiedlichen lagerinternen beziehungsweise lagerexternen Betriebsparameter wird auf einen Alterungszustand des im Wälzlager enthaltenen Schmierfetts geschlossen und hieraus bedarfsweise ein Signal für eine Nachschmierung des Wälzlagers generiert.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei der Nachschmierung hochbelasteter, insbesondere hochdrehender Wälzlager mit Fett eine genaue Einhaltung von Nachschmierparametern erforderlich ist. Sowohl eine Mangel- Schmierung als auch eine Überschmierung bergen in hohen Drehzahlbereichen bei fettgeschmierten Wälzlagern die Gefahr des Heißlaufs. Unter hohen Drehzahlbereichen werden in diesem Zusammenhang Drehzahlkennwerte n*dm (Drehzahl n * mittlerer Lagerdurchmesser dm) von mehr als 1 ,0 Mio. mm x min" insbesondere von mehr als 1 ,8 Mio. mm x min"1, verstanden. Um die Parame- ter der Nachschmierung möglichst präzise zu bestimmen, werden nach dem Stand der Technik zahlreiche Messwerte am Wälzlager erfasst und ausgewertet. Die Erfindung schlägt indes einen sich hiervon grundsätzlich unterscheidenden Weg ein, indem zur Bestimmung von Nachschmierparametern, insbesondere der Bestimmung eines Nachschmierzeitpunktes sowie der zuzuführenden Menge an Schmierfett, zusätzlich zu einem am Wälzlager erfassten Betriebsparameter ein weiterer Betriebsparameter herangezogen wird, welcher an einer vom Wälzlager beabstandeten Komponente, nämlich Antriebskomponente, der gesamten, das Wälzlager umfassenden Anlage erfasst wird. Als ein Betriebsparameter des Wälzlagers wird vorzugsweise die Wälzlagertemperatur erfasst. Zusätzlich zur Wälzlagertemperatur kann zum Beispiel auch eine am Wälzlager detektierte Vibration als Betriebsparameter des Wälzlagers herangezogen werden. Ist als Antriebseinheit ein Elektromotor vorgesehen, so wird vorzugsweise dessen Motorstrom als Betriebsparameter erfasst. Im Fall eines verbrennungsmotorischen Antriebs kann beispielsweise der Kraftstoffverbrauch als Betriebsparameter der Antriebseinheit erfasst werden. Bei jeglichem Antrieb ist die Möglichkeit gegeben, ein Drehmoment der Antriebseinheit als Betriebsparameter zu erfassen. Ein in oder direkt am Wälzlager erfasster Betriebsparameter wird generell als lagerinterner Betriebsparameter bezeichnet; ein an der Antriebseinheit erfasster Betriebsparameter wird allgemein als lagerexterner Betriebsparameter bezeichnet. Sensoren zur Erfassung der verschiedenen Betriebsparameter heißen entsprechend lagerinterne beziehungsweise lagerexterne Sensoren. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass bei zahlreichen Typen von Anlagen eine Antriebseinheit bereits mit einer Sensorik, das heißt mindestens einem lagerexternen Sensor, ausgerüstet ist, welche zusätzlich zur Bestimmung von Parametern der Nachschmierung nutzbar ist.
Lagerextern gewonnene Daten, insbesondere Motorstromdaten einer elektri- sehen Antriebseinheit, sind nutzbar, um die Schmierung des Wälzlagers betreffende Solldaten, beispielsweise eine maximale Lagertemperatur, festzulegen. Basierend auf solchen Solldaten kann ein nach dem erfindungsgemäßen Ver- fahren arbeitendes Nachschmiersystem einer Industrieanlage zum Beispiel automatisch dafür sorgen, dass bei einem Temperaturanstieg von 0,2 bis 10 % (bezogen auf die absolute Temperatur in Kelvin) über die Solltemperatur des Lagers (gemessen am Außenring des Wälzlagers) automatisch eine Nach- Schmierung mit der korrekt berechneten Schmiermittelmenge erfolgt. Die Solltemperatur des Wälzlagers kann hierbei nicht nur vom Motorstrom der Antriebseinheit, sondern beispielsweise auch von einer entweder am Wälzlager oder an der Antriebseinheit gemessenen Drehzahl sowie von einer außerhalb des Wälzlagers gemessenen Umgebungstemperatur abhängig sein. Die Nach- schmiermenge beträgt, wobei eine Abhängigkeit von lagerinternen oder lagerexternen Betriebsparametern gegeben sein kann, vorzugsweise 0,1 - 10 % der Erstbefettungsmenge.
In bevorzugter Ausgestaltung des Nachschmierverfahrens gehen die verschie- denen erfassten Betriebsparameter in eine Simulation des Alterungsprozesses des Schmierfettes ein, welche sowohl eine chemische Alterung des Schmierfettes als auch physikalische Alterungsvorgänge umfasst. Der Begriff„chemische Alterung" umfasst insbesondere die Oxidation des Schmierfettes, bei Anlagen, in welchen Verbrennungsvorgänge stattfinden, insbesondere bei verbren- nungsmotorischem Antrieb, eventuell auch eine Nitration und/oder Sulfation des Schmierfetts. Physikalische Änderungen des Schmierfetts im Laufe des Betriebs des Wälzlagers, das heißt physikalische, alterungs- und/oder beanspruchungsbedingte Zustandsänderungen, können insbesondere in Form eines steigenden Gehaltes an Fremdstoffen, speziell Abriebpartikeln und Wasser, eine Rolle spielen. Auch eine durch mechanische Einflüsse hervorgerufene Scherung oder Separation des Schmierstoffes ist in diesem Sinne ein physikalischer Alterungsvorgang.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Nachschmierverfahrens gehen die chemischen Alterungsprozesse einerseits und die physikalischen Alterungsprozesse andererseits ungleichgewichtet in die Simulation der Alterung des Schmierfettes ein. Des Weiteren ist die Möglichkeit gegeben, dass mindes- tens einer der Zustände des Schnnierfettes, das heißt der chemische und/oder physikalische Alterungszustand, nicht linear in die Bestimmung des gesamten Alterungszustands des Schmierfettes eingeht. Bei dem fettgeschmierten Lager handelt es sich beispielsweise um ein Kugellager, insbesondere um ein ein- oder mehrreihiges Schrägkugellager. Ebenso ist das Nachschmierverfahren bei beliebigen anderen Wälzlagertypen, beispielsweise bei Zylinderrollenlagern, Pendelrollenlagern oder Kegelrollenlagern, anwendbar. Unabhängig von der Art der Wälzkörper kann das nachzu- schmierende Lager zur Radiallagerung oder überwiegend zur Aufnahme radialer Kräfte vorgesehen sein. Ebenso ist das Nachschmierverfahren jedoch auch bei Axiallagern oder Lagern, welche hauptsächlich Axialkräfte aufnehmen, anwendbar. In besonderer Weise kommen die Vorteile des Nachschmierverfahrens bei hochdrehenden Wälzlagern, zum Beispiel Spindellagern, zum Tragen. Hierbei handelt es typischerweise um Schrägkugellager, also um Radial-Axial-Lager. In allen Fällen können von der Drehzahl der gelagerten, insbesondere elektromotorisch angetriebenen Komponenten sowie von der Antriebsleistung abhängige Beharrungstemperaturen im Laufe des Fettverteilungslaufs ermittelt und für spätere Nachschmiervorgänge genutzt werden.
Die Drehzahlkennwerte bei Spindellagern, wie sie in Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommen, können bei Nutzung des erfindungsgemäßen Nachschmier- Verfahrens bis zu 3.000.000 mm * min"1 betragen. Die Erfindung dient hierbei im Unterschied zu herkömmlichen Nachschmierverfahren nicht allein der Verlängerung der Fettgebrauchsdauer, sondern auch der Erhöhung des Drehzahlkennwertes. Die hierbei erreichten Drehzahl kennwerte liegen in Größenordnungen, wie sie ansonsten bestenfalls mit Öl-/Luftschmierung realisierbar sind. Der hohe apparative Aufwand einer Öl-/Luftschmierung, wie die Bereitstellung gefilterter und getrockneter Luft, entfällt prinzipbedingt. Gleichzeitig werden grundsätzliche Vorteile einer Fettschmierung gegenüber einer Ölschmierung, wie die Abdichtwirkung des Fettes, genutzt. Zudem hat die Fettschmierung bei niedrigen Drehzahlen, welche auch bei Anlagen mit hohen möglichen Drehzahlen, zum Beispiel bei Schruppbearbeitung im Fall einer Werkzeugmaschine, vorkommen können, den Vorteil einer besseren Schmierung im Mischreibungsbereich, da die Wahrscheinlichkeit eines Metall/Metall- Kontaktes durch den aufgrund des im Schmierfett enthaltenen Verdickers stabileren Schmierstofffilm reduziert ist. Ferner ist bei Fettschmierung, wie im vorliegenden Fall vorgesehen, gegenüber einer Ölschmierung die Tatsache von Vorteil, dass eine geringere Abhängigkeit von der Einbaulage der gelagerten Komponenten, etwa der vertikalen oder horizontalen Anordnung einer Welle, gegeben ist. Das erfindungsgemäße Nachschmierverfahren ist für Anlagen mit vertikaler Welle, für Anlagen mit horizontaler Welle, für Anlagen mit unbestimmter Einbaulage, sowie für schwenkende Lage einer Welle geeignet.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt in vereinfachter Darstellung:
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 Eine mehrere fettgeschmierte Wälzlager, nämlich Spindellager, aufweisende industrielle Anlage.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Eine insgesamt mit den Bezugszeichen 1 gekennzeichnete industrielle Anlage, kurz auch als Anlage bezeichnet, umfasst eine nur andeutungsweise dargestellte Antriebseinheit 2, nämlich einen elektromotorischen Antrieb, welcher eine Spindel 3 einer Maschine, von welcher ausschnittsweise ein Gehäuse 4 sich- tbar ist, antreibt. Das Gehäuse 4 ist nicht notwendigerweise das Gehäuse der gesamten Maschine. Vielmehr kann es sich auch um ein Gehäuse einer Maschinenkomponente, beispielsweise um ein Spindelgehäuse, handeln. Bei der Anlage 1 handelt es sich um eine Werkzeugmaschine. Die Spindel 3 ist im Gehäuse 4 mit Hilfe von zwei Wälzlagern 5,6, nämlich Schrägkugellagern, gelagert. Die gemeinsame Rotationsachse der Antriebseinheit 2, das heißt des Elektromotors, und der Wälzlager 5,6 ist mit R bezeichnet.
Bei den Wälzlagern 5,6 handelt es sich um fettgeschmierte Hochgenauigkeitslager. Zur Nachschmierung der Wälzlager 5,6 sind flexible Leitungen 7,8 vorgesehen, welche an ein Fettnachschmiergerät 9 angeschlossen sind. Die Leitungen 7,8 münden in das Gehäuse 4. Durch im Gehäuse 4 verlaufende sowie jeweils im Außenring der Wälzlager 5,6 vorhandene Bohrungen hindurch gelangt das Schmierfett direkt zu den Wälzkörpern der beiden Wälzlager 5,6. Ein Raum, welcher beide Wälzlager 5,6 einschließt, kann abgedichtet sein. Als Schmierstoff zur Erstbefettung sowie Nachschmierung der Wälzlager 5,6 ist ein Hochgeschwindigkeitsfett geeignet. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Lithium-Komplex-Seifen-Fett, ein Barium-Komplex-Seifen-Fett, ein Calcium- Komplex-Seifen-Fett oder um ein Fett mit Polyharnstoffverdicker handeln.
Das Fettnachschmiergerät 9 ist datentechnisch verbunden mit einer Regel- und Überwachungseinheit 10, an welche auch zwei Messleitungen 1 1 ,12 ange- schlössen sind, über die die jeweils am Außenring gemessenen Lagertemperaturen der Wälzlager 5,6 erfasst werden. Über eine weitere Messleitung 13, die an die Regel- und Überwachungseinheit 10 angeschlossen ist, werden Drehzahlsignale übertragen, die von einem neben dem Wälzlager 6 angeordneten Drehzahlsensor 14 geliefert werden, welcher die Rotation und/oder Winkelstel- lung der Spindel 3 im Gehäuse 4 misst. An die Regel- und Überwachungseinheit 10 werden auch gemessene Motorstromdaten MD der Antriebseinheit 2 sowie gespeicherte Lagerdaten LD, welche die beiden nicht notwendigerweise gleichartigen Wälzlager 5,6 betreffen, übertragen. Die Darstellung nach Figur 1 ist hierbei symbolisch zu verstehen; die Speicherung der Lagerdaten LD könn- te beispielsweise auch in die Regel- und Überwachungseinheit 10 integriert sein. Bei den Motorstromdaten MD handelt es sich um Daten, welche für den Betrieb der Antriebseinheit 2 ohnehin zur Verfügung stehen und somit ohne zusätzlichen Hardwareaufwand durch die Regel- und Überwachungseinheit 10 und das Fettnachschmiergerät 9 nutzbar sind. Ein Motorstromsensor 15 ist Teil der Antriebseinheit 2. Zentrale Funktion der Regel- und Überwachungseinheit 10 ist die bedarfsgerechte Nachschmierung der Wälzlager 5,6 mit Fett. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Wälzlager 5,6 maximal mit der für abgedichtete Lager üblichen Fettmenge erstbefettet sind. Zur Bestimmung von Parametern einer zeit- und mengengerechten Nachbefettung werden zum einen lagerintere Betriebs- parameter der Anlage 1 erfasst. Im vorliegenden Fall handelt es sich hierbei um die Lagertemperaturen der Wälzlager 5, 6 sowie um die direkt am Wälzlager 6 mittels des Drehzahlsensors 14, das heißt mit einem internen Sensor, gemessene Drehzahl der Spindel 3. Optional verarbeitet die Regel- und Überwachungseinheit 10 auch Signale eines speziellen, nicht dargestellten Schmierstoffsensors, welcher an einem der Wälzlager 5,6 oder an jedem der Wälzlager 5,6 als interner Sensor angebracht ist und beispielsweise entsprechend der DE 10 2006 015 1 1 1 A1 aufgebaut sein kann. Ein solcher Sensor ist neben der Temperaturmessung auch zur Messung des Wassergehalts sowie des Feststoffgehalts im Schmiermittel vorgesehen.
Zum anderen fließen in die Bestimmung der Nachschmierparameter auch lagerexterne Betriebsparameter ein. Im vorliegenden Fall ist dies der gemessene Motorstrom der elektrischen Antriebseinheit 2. Durch die Verwertung sowohl von einer lagerinternen als auch von einer lagerexternen Sensorik gewonne- nen Daten ist insgesamt eine sehr gute Voraussetzung geschaffen, ein Abdriften von Betriebsparametern aus dem bestimmungsgemäßen Bereich frühzeitig und zuverlässig zu erkennen.
Darüber hinaus können auch weitere Informationen, die außerhalb der Wälzla- ger 5,6 gewonnen wurden, beispielsweise zum Vorhandensein und zur Zusammensetzung eines durch die Anlage 1 hindurch geförderten Mediums, welches Einflüsse auf die Wälzlager 5,6 ausüben kann, durch die Regel- und Überwachungseinheit 10 genutzt werden, um Nachschmierzeitpunkte sowie jeweils korrekte Mengen an zuzuführendem Fett zu berechnen. Die Fettnachschmierung selbst erfolgt, indem das als Schmiermittel verwendete Fett jeweils ausschließlich während eines Förderzyklus mit Druck beaufschlagt wird. An- sonsten verbleibt das Fett während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Anlage 1 drucklos oder weitgehend drucklos im Fettnachschmiergerät 9 und in den Leitungen 7,8. Auf diese Weise wird zuverlässig verhindert, dass das als Schmiermittel verwendete Spindellagerfett, welches für hohe Drehzahlen geeignet ist, unter permanenter Druckbeaufschlagung separiert. Die Lagerung der Spindel 3 durch die Wälzlager 5,6 ist für Drehzahl kennwerte bis 3 Mio. mm * min"1, beispielsweise für einen Drehzahlkennwerte von 2,2 Mio. mm * min"1, ausgelegt.
Bezugszahlenliste
1 Anlage
2 Antriebseinheit
3 Spindel
4 Gehäuse
5 Wälzlager
6 Wälzlager
7 Leitung
8 Leitung
9 Fettnachschmiergerät
10 Regel- und Überwachungseinheit
1 1 Messleitung
12 Messleitung
13 Messleitung
14 Drehzahlsensor
15 Motorstromsensor
LD Lagerdaten
MD Motorstromdaten
R Rotationsachse

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Nachschmierung eines fettgeschmierten Wälzlagers (5,6) einer eine Antriebseinheit (2) aufweisenden Anlage (1 ), mit folgenden Merkmalen:
- Mindestens ein Betriebsparameter des Wälzlagers (5,6) wird erfasst,
- mindestens ein Betriebsparameter der Antriebseinheit (2) wird erfasst,
- auf Basis der unterschiedlichen, Zustände innerhalb sowie außerhalb des Wälzlagers (5,6) betreffenden Betriebsparameter wird eine Alterung des im Wälzlager (5,6) enthaltenen Schmierfetts ermittelt und ein Signal für eine Nachschmierung des Wälzlagers (5,6) generiert.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter des Wälzlagers (5,6) eine Wälzlagertemperatur erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebseinheit (2) ein Elektromotor vorgesehen ist und als Betriebsparameter der Antriebseinheit (2) ein Motorstrom erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen erfassten Betriebsparameter in eine Simulation des Alterungsprozesses des Schmierfettes eingehen, welche sowohl eine chemische Alterung des Schmierfettes als auch dessen physikalische Änderungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Alterungsprozesse einerseits und die physikalischen Alterungsprozesse andererseits ungleich gewichtet in die Simulation der Alterung des Schmierfettes eingehen.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Zustände des Schmierfetts, welche chemische und physikalische Alterungszustände um- fasst, nicht linear in die Bestimmung des Alterungszustands des Schmierfetts eingeht.
7. Vorrichtung zur Nachschmierung eines fettgeschmierten, in einer Anlage mit einer elektrischen Antriebseinheit (2) eingebauten Wälzlagers (5,6), mit folgenden Merkmalen:
- Das Wälzlager (5,6) weist einen Sensor (14) zur Bestimmung eines ersten, lagerinternen Betriebsparameters auf,
- die Antriebseinheit (2) weist einen Sensor (15) zur Bestimmung eines zweiten, lagerexternen Betriebsparameters auf,
- eine Regel- und Überwachungseinheit (10) ist mit beiden Sensoren (14,15) verknüpft und zur Simulation eines Alterungsprozesses des Schmierfetts des Wälzlagers (5,6) sowie zur Auslösung eines Nach- schmiervorgangs ausgebildet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (14) zur Drehzahlerfassung vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (5,6) als Kugellager, insbesondere Schrägkugellager, ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (5,6) als Spindellager, insbesondere einer Werkzeugmaschine, ausgebildet ist.
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