Dynamische Fehlermessung erfasst Verschleiß an Vorschubantrieben

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Kenntnisse bei Wälzlagern können zur Bestimmung nützlich sein

Während des Dauerversuchs wird der KGT nicht nur im Bereich zwischen 200 und 400 mm verschlissen, es entsteht insbesondere an den Umkehrpunkten der Mess-strecke (bei 0 und 640 mm) auch eine Erhöhung der Umkehrspanne. Grund ist der ebenfalls vorhandene Verschleiß der Spindelmutter. Zur übersichtlichen Darstellung des Verschleißfortschritts werden für jeden Zyklus die Mittelwerte der Umkehrspanne entlang der Messpositionen gebildet. Trägt man den Verlauf in Abhängigkeit von den Messzyklen auf, so zeigt sich der zunehmende Verschleiß aufgrund eines deutlichen Anstiegs der roten Kurve in Bild 4. Die blaue Kurve stellt zum Vergleich den Verlauf für eine neuwertige Antriebsachse ohne Verschleiß dar.

Verschlissenes Bauteil in der Übertragungsstrecke detektieren

Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Verschleißgrads besteht in der Berechnung der wegproportionalen Fourier-Transformation. Wie Wälzlager haben die Komponenten eines KGT, zum Beispiel Spindellager und Spindelmutter, eine wälzende Kinematik. Infolgedessen lassen sich bei ihnen ebenfalls die charakteristischen Überrollfrequenzen – als charakteristische Distanzen bezeichnet – durch Berechnung der wegproportionalen Fourier-Transformation bestimmen, die für alle Messzyklen in Bild 5 aufgetragen ist. Die Kurve zeigt sehr anschaulich die scharf abgegrenzten charakteristischen Distanzen des KGT. Durch den zunehmenden Verschleiß steigen diese Amplituden stark an.

Kennzeichnend für alle Kurven ist eine hohe Flankensteilheit. Aus diesem Grund sind eine Zuordnung zur spezifischen Kinematik und eine Separation der Signalanteile einzelner Komponenten möglich. Aufgrund dieser Möglichkeiten kann ein verschlissenes Bauteil in der Übertragungsstrecke detektiert werden.

Änderungen in der Verfahrgeschwindigkeit wirken sich bei der wegproportionalen Messung nicht auf die Messgenauigkeit oder auf die Anzahl der Messpunkte aus – im Gegensatz zur zeitdiskreten Erfassung. Durch gezielte Variation der Geschwindigkeit und damit der Dynamik lassen sich vielmehr zusätzliche Informationen über die Größe und Art des Verschleißes bestimmen.

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