Kirchner, Eckhard

Mehr zur Person

Die Herausforderung:

Wie lassen sich Wälzlager als Sensoren einsetzen?

Aus der Diskussion:

Mit der Entwicklung eines Konzepts für ein Sensor-Wälzlager eröffnen sich neue Möglichkeiten zur Messung von Beanspruchungen in mechanischen Antrieben. Vorher waren Messungen der Lagerbeanspruchung nur durch zusätzlich eingebrachte Sensoren möglich, häufig war dazu eine Hilfskonstruktion nötig. Dadurch entstand eine größere Unsicherheit der Daten aufgrund von Störgrößen und anderen Faktoren, welche das Messergebnis verfälschen. Außerdem benötigen die zusätzlichen Sensoren Bauraum und treiben oft die Masse der Produkte nach oben. Diese Probleme werden mit der Entwicklung des Sensorlagerkonzepts deutlich reduziert, da Sensorlager eine In-Situ-Messung ermöglichen, bei der die Messung direkt an einer systemrelevanten Regelgröße vorgenommen wird. Um Wälzlager als Sensoren einsetzen zu können, wird über geometrische, lastabhängige Eigenschaften des Schmierfilms – die Fläche der Hertz’schen Kontaktzone und die Höhe des Schmierfilms – eine Kapazität eines Ersatz-Kondensators errechnet, über welche man bei bekannter Temperatur im Lager und bekannter Drehzahl auf die wirkende Last schließen kann. In Vergleichsmessungen wurde bei niedrigen Lasten eine deutliche Abweichung zwischen Messung und Rechnung festgestellt, hier muss in weiteren Arbeiten ein Modell zur besseren Beschreibung des elektrischen Verhaltens gefunden werden. Der Titel des Vortrags wurde abschließend aus einem anderen Projekt motiviert, bei welchem ein Sensorkonzept für eine Schenkelhalsschraube entworfen wurde, die Messung am Skelett des Menschen wird mit sehr ähnlichen Konzepten erreicht wie die vorgestellte Messtechnik für in-situ Messungen am Skelett des konstruktiven Maschinenbaus.

Perspektiven:

Die weitere Entwicklung strukturintegrierter Sensorik und die minimalinvasive Integration der Energie- und Datenleitung in hoch beanspruchte Konstruktionen im Maschinenbau stehen im Fokus der Arbeiten am pmd; die Aufarbeitung der gewonnen Daten steht (noch) nicht im Fokus der Forschungsarbeiten, sondern die Qualität der Primärdaten.