Fachbericht: Wie Schwingungsanalyse beim Verzahnen hilft

Die Schwingungsanalyse ist eine einfache und zuverlässige Methode, um Abweichungen während des Produktionsprozesses schnell zu entdecken. Mit geringem Hardwareeinsatz und einem intelligenten Softwaretool lassen sich während der täglichen Produktion Zeit, Geld und Aufwand sparen. Schaeffler Digital Solutions erklärt am Beispiel der Fertigung von Getriebezahnrädern, wie sich Herstellungsfehler durch Vibrationsanalyse in Echtzeit verhindern lassen.
Planetengetriebeprüfstand: Die Software AutinityVC kommt weltweit bei unterschiedlichen zerspanenden Bearbeitungsverfahren zum Einsatz.
Planetengetriebeprüfstand: Die Software AutinityVC kommt weltweit bei unterschiedlichen zerspanenden Bearbeitungsverfahren zum Einsatz.Bild: Schaeffler AG/Dominik Obertreis

Bei der Herstellung von Getriebezahnrädern ist extreme Genauigkeit gefragt, um eine besonders hohe Geometrietreue zu erzielen. Deshalb kommen bei der Zahnradfertigung Feinbearbeitungsverfahren wie Honen oder Schleifen zum Einsatz. Diese Verfahren erlauben sehr geringe Formabweichungen, können aber andere Probleme hervorrufen: z.B. periodische Geometrieabweichungen (Mikrowelligkeiten). Sie entstehen in aller Regel durch Schwingungen während des Herstellungsprozesses durch Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück und führen bei Zahnrädern häufig zu Geräuschproblemen. Diese werden jedoch erst bei der End-of-Line-Prüfung (EoL-Kontrolle) entdeckt, sodass im Zweifelsfall das komplette Getriebe wieder auseinandergenommen werden müsste.

AutinityVC ist eine Software zur Schwingungsanalyse, die während der laufenden Produktion Daten von Vibrationssensoren auswertet, mit hinterlegten Referenzwerten vergleicht und bei Abweichungen sofort reagiert. Ziel ist die 100%ige Teilekontrolle in der Maschine über alle Arbeitsschritte und Fertigungsprozesse hinweg - live während der Produktion.
AutinityVC ist eine Software zur Schwingungsanalyse, die während der laufenden Produktion Daten von Vibrationssensoren auswertet, mit hinterlegten Referenzwerten vergleicht und bei Abweichungen sofort reagiert. Ziel ist die 100%ige Teilekontrolle in der Maschine über alle Arbeitsschritte und Fertigungsprozesse hinweg – live während der Produktion. Bild: Schaeffler AG/Dominik Obertreis

NiO-Teile vermeiden

Softwarelösungen wie AutinityVC von Schaeffler Digital Solutions schaffen Abhilfe: Schon während des Produktionsprozesses erkennt die Software Maschinenschwingungen und schleust automatisch Bauteile aus, die durch ausgeprägte Mikrowelligkeiten als akustisch kritisch zu betrachten sind. Das fehlerhafte Teil durchläuft keine weiteren Produktionsschritte; außerdem wird der Maschinenbediener benachrichtigt, um die Ursache des Fehlers zu finden und zu beheben, damit keine weiteren NiO (Nicht in Ordnung)-Teile entstehen.

Werkzeugbruch erkennen und Gegenmaßnahmen einleiten

Ein weiteres Problem beim Honen ist der Honringbruch. Wird dieses Ereignis nicht rechtzeitig bemerkt, können Stücke des zerbrochenen Honrings in der Maschine Folgeschäden anrichten. Zusätzlich würden fehlerhafte Teile einfach weiterlaufen. Die Stoßüberwachung mit AutinityVC erkennt einen Werkzeugbruch rechtzeitig und Gegenmaßnahmen werden automatisch eingeleitet. Da VC maschinennah läuft, ist eine rasche Reaktionszeit möglich. Die Software greift über eine Schnittstelle auf die Maschinensteuerung zu und ist im beschriebenen Anwendungsfall so konfiguriert, dass die Maschine bei Honringbruch anhält und NiO-Teile ausgeschleust werden.

Das Programm zeichnet die analogen Signale mehrerer Schwingungssensoren auf, zerlegt sie in einzelne Frequenzen und vergleicht sie mit hinterlegten Referenzspektren.
Das Programm zeichnet die analogen Signale mehrerer Schwingungssensoren auf, zerlegt sie in einzelne Frequenzen und vergleicht sie mit hinterlegten Referenzspektren. – Bild: Schaeffler Digital Solutions GmbH

Die Software wird auf einem Industrie-PC direkt an der Maschine installiert. Sie zeichnet die analogen Signale mehrerer Schwingungssensoren auf, zerlegt sie mithilfe der Fast-Fourier-Transformation (FFT) in einzelne Frequenzen und vergleicht sie mit hinterlegten Referenzspektren. Auf Basis dieser Soll-Ist-Vergleiche wird bei Abweichungen von Grenzwerten ein Alarm ausgelöst. Weiterhin zeichnet VC benötigte Prozessparameter aus der speicherprogrammierbaren Steuerung auf, die automatisch mit den erfassten Spektren verknüpft werden. Damit lassen sich arbeitsschritt- und materialspezifische Referenzen erstellen und vergleichen. Die direkte Kommunikation mit der Maschine erlaubt das sofortige Ausschleusen von Teilen und den Notrückzug bei Stoßalarm.

>>Vibrationen mit autinityVC unter Beobachtung<<

Alle Spektren- und Stoßdaten inklusive der iO/NiO-Bewertung werden lokal oder auf einem Netzlaufwerk gespeichert. Zur weiteren Analyse und Visualisierung der Daten dient ein Desktop-Tool (‚VibroAnalyzer‘) mit Campbell-Diagramm, Trendauswertung und Filterfunktionen, um Auffälligkeiten im Schwingungsbild zu finden. Da alle Vibrationsdaten im CSV- und/oder im Q-DAS-ASCII-Transferformat vorliegen, lassen sich auch Drittsysteme zur Analyse nutzen. Für die zentrale Datenablage, Benachrichtigungsfunktion und Anzeige von NiO-Trends kommt eine Serverlösung zum Einsatz, die alle angebundenen Maschinen auf einen Blick vereint.

Weitere Einsatzmöglichkeiten der Schwingungsanalyse

AutinityVC ist sowohl bei Maschinenbetreibern als auch bei Maschinenherstellern im Einsatz. Das System ist mit geringem Ressourcenaufwand nachrüstbar und durch die hohe Kompatibilität zu verschiedensten Steuerungen unabhängig vom Hersteller. In der Praxis kommt die Software weltweit für verschiedene zerspanende Bearbeitungsverfahren zur Anwendung, beispielsweise um den Abrichtvorgang zu überwachen: Während des Anlaufens einer Spindel misst sie die Unwucht und erkennt Einspannfehler. Des Weiteren erleichtert das System die Industrialisierung neuer Bauteile, indem sich entsprechende Parameter durch die sofort verfügbaren Schwingungsdaten optimieren lassen.

Seiten: 1 2Auf einer Seite lesen

Schaeffler Digital Solutions GmbH

Das könnte Sie auch Interessieren

Bild: Wittenstein SE
Bild: Wittenstein SE
Digitale Services im IIoT

Digitale Services im IIoT

Ausfallrisiken antizipieren, Wartungsbedarf erkennen, Verfügbarkeit vorhersagen, Ausschuss vermeiden, bevor er entsteht: Intelligente Getriebe beispielsweise von Wittenstein sind in Verbindung mit smarten Services in der Lage, dies und vieles mehr zu leisten. Im Industrial Internet of Things (IIoT)-Ökosystem bieten sich Umsetzungskonzepte etwa über ein Edge-Device oder die SPS an.

Bild: Schunk GmbH & Co. KG
Bild: Schunk GmbH & Co. KG
Roboterbearbeitung: Expertenrunde im Oktober 2022

Roboterbearbeitung: Expertenrunde im Oktober 2022

Die Schunk Expert Days leben wieder auf. Vom 26. bis 27. Oktober 2022 lädt der Automatisierungsspezialist erneut zu einer internationalen Expertenplattform nach Brackenheim-Hausen ein.. Im Fokus steht künftig die automatisierte Oberflächenbearbeitung. Mit Robotik und modernen Werkzeugen lassen sich viele Bearbeitungsschritte automatisieren und schneller, besser sowie kostengünstiger durchführen als bisher.

Bild: Audi AG
Bild: Audi AG
Großauftrag für 1.300 Roboter

Großauftrag für 1.300 Roboter

Fanuc sichert sich erneut einen Großauftrag des Volkswagen Konzerns. Der Automatisierungsspezialist und Industrieroboterhersteller wird 2022 und 2023 insgesamt rund 1.300 Roboter an vier Werke des Konzerns liefern, um dort die Fertigung zu unterstützen. Der Großteil dieser Roboter soll künftig im slowakischen Bratislava genutzt werden.

Bild: MicroStep Europa GmbH
Bild: MicroStep Europa GmbH
Autonome Digital-Infrastruktur

Autonome Digital-Infrastruktur

Mithilfe der Open-Source-Vernetzungslösung IndustryFusion können Fertigungsbetreiber ihre Produktion und Maschinen- sowie Anlagenbauer ihre Produkte auf ein neues Effizienzlevel heben. Auf der Messe Euroblech 2022 vom 25. bis zum 28. Oktober in Hannover demonstriert die Foundation in Kooperation mit Intel und Suse, wie IndustryFusion die großen Potentiale der Industrie 4.0 für möglichst viele Anwender nutzbar machen kann.

Bild: TeDo Verlag GmbH
Bild: TeDo Verlag GmbH
Fachmesse AMB 2022 mit ausgezeichnetem Ergebnis (inkl. dima-Videos)

Fachmesse AMB 2022 mit ausgezeichnetem Ergebnis (inkl. dima-Videos)

Restart geglückt: Die 20. Ausgabe der AMB – Internationale Ausstellung für Metallbearbeitung – brachte eine ausgezeichnete Stimmung in die Stuttgarter Messehallen und die Branche. Auch das dima Team war ‚vor Ort‘ und zeigte sich begeistert: Zwei Videos bei Youtube (Stichwort: dima – digitale maschinelle Fertigung) präsentieren einen Ausschnitt aus zahlreichen Highlights.

Bild: TeDo Verlag GmbH
Bild: TeDo Verlag GmbH
dima-Interview: Diversity beim Global Player

dima-Interview: Diversity beim Global Player

Der Hersteller Walter mit Sitz in Tübingen gehört zu den ganz Großen in Sachen Präzisionswerkzeuge. Bei einem weltweit tätigen Anbieter, aber auch bei Klein- und mittelständischen Unternehmen (KMU) spielen neben den technischen und monetären Aspekten insbesondere die personellen Ressourcen sowie deren bestmöglicher Einsatz eine entscheidende Rolle. Im exklusiven dima-Interview stellt sich Anette Skau Fischer, Vice President Global Human Resources, unseren fünf Fragen zum Thema Diversity.

Bild: By Richdsu - Own work
Bild: By Richdsu - Own work
Mit gratis Tools und Apps rasch zur Lösung

Mit gratis Tools und Apps rasch zur Lösung

Die Digitalisierung und der Lean-Management-Ansatz gelten in vielen Betrieben als willkommene ‚Schlankmacher‘. Wie der digitale Fortschritt die Prozesse in der Planung und Konstruktion vereinfacht, zeigen vor allem vom Nutzer aus gedachte Lösungen. Konfigurations- und Berechnungsprogramme sowie zwei Fälle aus der Praxis des Herstellers von Maschinenelementen ACE Stoßdämpfer dienen als Beispiel.

Geschäftsführer Justus Perschmann - Bild: Hch. Perschmann GmbH/Jörg Schebe
Geschäftsführer Justus Perschmann - Bild: Hch. Perschmann GmbH/Jörg Schebe
Allianz Maschinenraum begrüßt prominente Unternehmensgruppe

Allianz Maschinenraum begrüßt prominente Unternehmensgruppe

Die Perschmann Gruppe wird Teil des ‚Maschinenraums‘ (www.maschinenraum.io/impact). Diese Allianz aus rund 60 Mittelständlern sowie Hochschulpartnern und anderen Innovatoren arbeitet gemeinsam an der digitalen Transformation des deutschen Mittelstands. Als strategischer Partner der Hoffmann Group – Europas Marktführer für Qualitätswerkzeuge – ist Perschmann einerseits Werkzeugspezialist und andererseits in Deutschland führend im Segment der Mess- und Prüfmittel-Kalibrierung.