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Motorspindel

Das Herz der Maschine unter Kontrolle

| Autor/ Redakteur: Peter Klingauf / Stefanie Michel

Die Spindel ist das Herz der Werkzeugmaschine. Um sie unter Kontrolle zu haben, ist ein Sensormodul integriert, das Verschleißzustände überwacht. Jetzt kann der Anwender diese Daten auch exportieren, was es ihm ermöglicht, Analysen durchzuführen und Trends abzuleiten.

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Weiss-Produktmanager Jürgen Müller baut im Rahmen eines im April 2017 veranstalteten Presse-Praxistags in Maroldsweisach via Internet die Verbindung zu einer Werkzeugmaschine auf. Diese ist mit SMI24 ausgestattet und steht bei Siemens im Technology and application centre, kurz TAC, in Erlangen.
Weiss-Produktmanager Jürgen Müller baut im Rahmen eines im April 2017 veranstalteten Presse-Praxistags in Maroldsweisach via Internet die Verbindung zu einer Werkzeugmaschine auf. Diese ist mit SMI24 ausgestattet und steht bei Siemens im Technology and application centre, kurz TAC, in Erlangen.
(Bild: Weiss Spindeltechnologie)

Das von Siemens und seinem Tochterunternehmen Weiss Spindeltechnologie entwickelte Sensormodul SMI 24 hat das Herz der Werkzeugmaschine – die Spindel – stets unter Kontrolle und liefert dem Anwender wertvolle Informationen. Es überwacht die Verschleißzustände und ermöglicht jetzt auch, die aufgezeichneten Daten zu exportieren, zu analysieren und entsprechende Trends abzuleiten. Darüber hinaus erleichtert das Modul die Inbetriebnahme von Spindeln in der Werkzeugmaschine.

Bereits vor ein paar Jahren hat die Weiss Spindeltechnologie GmbH das Sensormodul SMI 24 vorgestellt, das eine digitale Datenübertragung von der Spindel zur Steuerung in Systemgeschwindigkeit ermöglicht. Weiss konnte die aufgezeichneten Informationen über die Spindel bei der Reparatur nutzen. Dem Anwender stand eine Spindeldiagnose zur Verfügung

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Jetzt hat Weiss das bestehende Sensormodul SMI 24 weiterentwickelt und ein sogenanntes „Tool für Datenexport“ integriert. Damit ist es nun möglich, aufgezeichnete Daten als csv-Datei auf externen Laufwerken zu speichern und dann individuell aufzubereiten.

Als eine wichtige Voraussetzung nennt Weiss-Produktmanager Jürgen Müller den Einsatz der Highend-CNC von Siemens. Er erläutert: „Der komfortable Datenexport ist im Moment nur im Zusammenspiel mit der Sinumerik 840D sl möglich. Wer sich dafür entscheidet und seine Werkzeugmaschine mit einer Weiss-Motorspindel samt Sensormodul ausstattet, kann via Internet von überall Daten zum Herzstück seiner Maschine abrufen. Im Büro des Meisters oder Instandhalters geht das ebenso wie im Homeoffice oder auf Dienstreisen mobil auf dem Laptop.“

Die Basis dafür liefert das Sensormodul SMI 24: Es ermöglicht, zahlreiche Signale statistisch auszuwerten und diese in historischer Reihenfolge zu archivieren – ohne zusätzliche Sensoren. So werden unter anderem die Laufzeit der Spindel, die Anzahl der durchgeführten Werkzeugspannungen sowie Drehzahl- und Drehmomentprofile gespeichert.

Vorbeugende Wartungsmaßnahmen werden möglich

Als übersichtliche Diagramme dargestellt kann der verantwortliche Mitarbeiter an seiner Maschine oder eben an jedem internetfähigen PC Trends erkennen und Rückschlüsse auf den Verschleißgrad der Spindel ziehen. So geben beispielsweise Veränderungen der Werkzeugspann- und -lösezeiten entscheidende Hinweise, wie sich das Werkzeugspannsystem der Spindel verändert. Dementsprechend kann der Instandhalter rechtzeitig eine gezielte Ursachenanalyse oder vorbeugende Wartungsmaßnahmen einleiten.

Ähnlich hilfreich kann es sein, wenn der Meister in den Analysegrafiken Veränderungen der Wälzlagertemperatur entdeckt, die sich über eine lange Laufzeit hinweg erstrecken. Auch aus diesen Informationen können qualifizierte Mitarbeiter Rückschlüsse auf den aktuellen Zustand beziehungsweise Verschleiß ziehen.

Rückschlüsse auf Gebrauchsdauer von Verschleißteilen ziehen

Allein an diesen Beispielen wird bereits deutlich, dass das SMI 24-Analysetool entscheidend dazu beiträgt, ungeplante Stillstände von Werkzeugmaschinen zu vermeiden. Noch mehr Praxis demonstrierte Jürgen Müller im Rahmen eines im April 2017 veranstalteten Presse-Praxistags in Maroldsweisach. Er baute via Internet die Verbindung zu einer entsprechend ausgestatteten Werkzeugmaschine auf, die bei Siemens im „Technology and application centre“ (TAC) in Erlangen steht.

Kurze Zeit später waren am Bildschirm diverse Diagramme zu sehen, und Jürgen Müller erklärt die Zusammenhänge: „Neben der aktuell gemessenen Motortemperatur und Wälzlagertemperatur bekommt man sehr schnell einen Überblick, ob und wann zuletzt voreingestellte Temperaturgrenzwerte überschritten wurden.“ Darüber hinaus liefert das System wichtige Daten wie Spindellaufzeiten, Drehzahl- und Drehmomentprofile sowie die Anzahl der durchgeführten Werkzeugwechsel. Aus diesen Informationen lassen sich nicht nur Rückschlüsse auf die Gebrauchsdauer von Verschleißteilen wie Wälzlager und Werkzeugspannsystem ziehen, sondern auch auf deren erfolgte Belastung. „Des Weiteren ist das Maschinen-Fachpersonal mit den exportierten Daten wie Laufzeiten, Spannzeiten und Temperaturen in der Lage, Trendauswertungen zu machen, aus denen sich Verschleißzustände für Wälzlager und das Werkzeugspannsystem ableiten lassen“, beschreibt Ingenieur Jürgen Müller und fasst zusammen: „Auf Basis solch vielfältiger Hinweise lassen sich zahlreiche Servicearbeiten im Vorfeld planen. Instandhalter können also agieren, anstatt zu reagieren.“

„Elektronisches Typenschild“ vereinfacht die Inbetriebnahme

Doch nicht nur in punkto vorbeugende Wartung weisen die Weiss-Produkte mit SMI 24 deutliche Vorteile auf. Auch die Inbetriebnahme der Spindeln in der Werkzeugmaschine wird deutlich erleichtert. Denn zumeist müssen viele verschiedene spindelspezifische Daten in die Steuerung eingegeben werden. Eine Aufgabe, die bislang primär in aufwändiger Handarbeit von erfahrenen Monteuren zu erledigen ist.

Mit dem Spindel-Sensormodul SMI 24 von Weiss funktioniert die Adaption im Zusammenspiel mit modernen Sinamics-Umrichtern ähnlich einfach wie das Anschließen einer Festplatte via USB-Port an den PC. Gemeinsam mit der Konzernmutter Siemens hat Weiss für seine Spindeln ein „elektronisches Typenschild“ entwickelt, das sämtliche Parameter selbständig in die Steuerung einträgt. Darüber hinaus werden Signale aus dem Drehgeber und der Motortemperaturerfassung digitalisiert und an den Siemensantrieb übertragen.

Auch für die Einspeisung der Signale zum Werkzeugspannzustand und die Abfrage der Lösekolbenposition sind keine elektronischen I/O-Peripheriemodule im Schaltschrank nötig. Vielmehr werden auch diese Daten automatisch digitalisiert und direkt auf definierte Nahtstellen in der PLC abgelegt. MM

* Peter Klingauf ist freier Fachjournalist. Weitere Informationen: Weiss Spindeltechnologie GmbH in 96126 Maroldsweisach

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