Antriebe für Werkzeugmaschinen werden immer effizienter

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Renishaw GmbH

„Bei unseren Präzisionsgetrieben schätzen wir das Potenzial zur Wirkungsgradsteigerung mittelfristig auf etwa 2%“, so Sirman. Bei den in WZM beliebten Hohlwellengetrieben liegt es mittelfristig bei 5%. Die Direktantriebe und deren Regler sind bezüglich Energieeffizienz im Vergleich zu Getriebelösungen Energieverschwender und benötigen deshalb oft eine Wasserkühlung. Hier könne eine Erhöhung der Energieeffizienz zum Beispiel durch Energierückgewinnung aus dem Kühlwasser erfolgen.

Energieverbrauch um bis zu 90% reduziert

Rexroth hat mit „Rexroth 4EE“ eine universelle Systematik entwickelt, um die Potenziale aller Antriebs- und Steuerungstechnologien auszuschöpfen. „Unsere drehzahlvariablen Pumpenantriebe reduzieren den Energieverbrauch der Hydraulik um bis zu 80%, mit dem „KST-Booster“ lassen sich für den Hochdruck-Kühlschmiermittelkreislauf sogar bis zu 90% einsparen“, meint Schwindt. Intelligente Ventile in der Pneumatik erschlössen ebenfalls erhebliche Potenziale.

B&R spart mit seinen vollintegrierten Frequenzumrichtern, die einen einfachen Asynchronmotor immer im optimalen Arbeitspunkt betreiben, um durchschnittlich 40% an Energie im Vergleich zum Betrieb des Motors direkt am Netz. In der Hydraulik sieht man Einsparungen von maximal 70%. „Im Servobereich lassen sich mit unserer ‚Acopos-Multi‘-Baureihe durch Energie-Rückspeisung ins Netz, Zwischenkreiskopplung und ‚Cold-Plate‘-Montage im Schaltschrank noch einmal bis zu 80% der gesamten Antriebsenergie einer Maschine einsparen“, erklärt Sandhöfner.

Werkzeugmaschinen benötigen Getriebe mit hohen Übertragungsgenauigkeiten

In kleineren WZM werden für rotatorische Vorschubachsen und in Hilfsachsen Übertragungsgenauigkeiten < ± 30 arcsec und Wiederholgenauigkeiten < ± 5 arcsec gefordert. Harmonic Drive bietet dafür Standardgetriebe, Servoantriebe und zum Teil auch „Torque-Drive“-Direktantriebe. Vorschubachsen größerer WZM müssen meist Übertragungsgenauigkeiten < ± 15 arcsec bieten, die sich mit speziellen Getrieben mit verbesserter Übertragungsgenauigkeit sowie mit Torque-Drive-Direktantrieben realisieren lassen.

„Für einige Kunden liefern wir Getriebe mit Übertragungsgenauigkeiten < ± 10 arcsec. Diese werden abtriebsseitig zum Teil mit hochgenauen, verspannten und torsionssteifen Stirnradstufen versehen. Die Übertragungsgenauigkeit bei Achsen von Fräsköpfen beträgt am Abtrieb der Nachstufe < ± 3 arcsec“, berichtet Sirman.

Bestimmte Anwendungen fordern hochauflösende Nanointerpolation

Besonders hohe Genauigkeitsanforderungen stellen Prozesse wie das Freiformfräsen bei der Impeller-Fertigung, Schleifmaschinen für Einspritzsysteme oder das Schleifen optischer Komponenten. Dort wird eine hochauflösende Nanointerpolation gefordert.

Die CNC-Systemlösung Indra Motion MTX von Rexroth erzielt diese Genauigkeiten über die internen, hochdynamischen Regelkreise und die intelligenten „Indra-Drive“-Servoantriebe. Sie kommunizieren in harter Echtzeit über Sercos mit der CNC.

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