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Wälz- oder Gleitlager? Innovation durch Kombination: Wälz-Gleit-Lagerung für Servopressen

| Autor / Redakteur: Peter Groche und Julian Sinz / Stefanie Michel

Zunehmend kommen Servopressen zum Einsatz, die ganz andere Anforderungen an die Lager stellen als konventionelle Pressen. Aufgrund der Technologie ist der Einsatz reiner Wälz- oder Gleitlager nicht ausreichend. Warum also nicht beide Lagertechniken kombinieren? Die TU Darmstadt zeigt, dass das funktionieren kann.

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Bild 1: Wenn sowohl Gleit- als auch Wälzlager bei Servopressen an ihre Grenzen stoßen, bietet die Kombination aus beiden eine Option.
Bild 1: Wenn sowohl Gleit- als auch Wälzlager bei Servopressen an ihre Grenzen stoßen, bietet die Kombination aus beiden eine Option.
(Bild: PtU - TU Darmstadt)

Technologische Fortschritte bringen steigende Anforderungen an Maschinenelemente mit sich. Erfahrene Konstrukteure wissen: „Eine Maschine ist so gut oder so schlecht wie ihre Lagerung“, wie R. Kamps schon geschrieben hat [1]. Gerade konventionelle Wälz- oder Gleitlager sind von den steigenden Anforderungen betroffen. Eine Möglichkeit, diese Problematik zu beherrschen, ist die Vereinigung der spezifischen Vorteile beider Lagerarten durch deren Kombination. Auch hinsichtlich der Regelgüte von Pressen und deren Wirtschaftlichkeit besitzen Lagerkombinationen große Potenziale.

Die Umformtechnik zeichnet sich durch einen steigenden Einsatz von Servopressen aus. Der Antrieb von Servopressen erfolgt bevorzugt durch Torquemotoren, die in der Lage sind, über nahezu den gesamten Drehzahlbereich ein konstant hohes Drehmoment bereitzustellen. Von Vorteil im Vergleich zu konventionellen mechanischen Pressen sind die im Rahmen der bereitstehenden Leistungen frei einstellbaren Kraft-Weg-Verläufe. Dadurch werden neue Betriebsmodi ermöglicht, die jedoch zu bislang unbekannten Last- und Bewegungszuständen führen können. So werden durch einen Pendelhubbetrieb nahe dem unteren Totpunkt der Leerhub und somit die Taktzeiten verringert. Dies ist jedoch mit häufigen Lastwechseln und sehr kleinen Relativbewegungen verbunden, wodurch sich in Gleitlagern kein tragender Schmierfilm aufbauen kann. Für eine vollständige Ausschöpfung der Möglichkeiten der Servopressen-Technologie ist der Einsatz von reinen Wälz- oder Gleitlagern aufgrund der hohen Belastungen beziehungsweise der Forderung nach Spielfreiheit und hoher Regelgüte daher in vielen Fällen nicht mehr ausreichend.

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Grenzen konventioneller Wälz- und Gleitlager

Bei hohen Belastungen kommen im Pressenbau üblicherweise Gleitlager zum Einsatz, da diese durch eine größere Auflagefläche eine gute Kraftverteilung auf die Lagerfläche ermöglichen. Funktionsbedingt weisen Gleitlager jedoch Spiel auf, welches in der Praxis meist durch eine Vorspannung des Getriebes mittels eines Stößelgewichtsausgleichs kompensiert wird. Hierdurch wird einerseits verhindert, dass es bei einer Lastumkehr durch die Prozesskräfte zu einem Umklapppen des Lagerspiels kommt, andererseits wird die Gewichtskraft von Stößel und Werkzeug ausgeglichen. Jedoch werden die Lager durch die Vorspannung bereits im Ruhezustand der Presse belastet. Zudem werden Gleitlager beim Anlaufen sowie bei jedem Richtungswechsel im Mischreibungsbereich betrieben, wodurch sich die Lebensdauer reduziert.

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