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Energieeffizienz

Effiziente Antriebssysteme für Werkzeugmaschinen

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Auch die elektrische Kombination einzelner Hilfsantriebe mit dem Hauptantriebssystem – beispielsweise durch den Einsatz von Servoantrieben als Hydraulikpumpenmotor – realisiert Vorteile in Bezug auf die Auslastung des Gleichspannungszwischenkreises typischer Antriebskonzepte. Wie für Vorschub- und Spindelantriebe schon seit einigen Jahren üblich, kann dabei zusätzlich vorhandene Bremsenergie zurückgewonnen und im gemeinsamen Zwischenkreis genutzt sowie ins Netz [19] oder in den Zwischenspeicher zurückgespeist werden [20].

Zustandsüberwachung schützt die teuren Antriebskomponenten

Die zum Teil sehr hohen Anschaffungs- und Wartungskosten einzelner Antriebskomponenten – hier sind insbesondere Hauptspindeln zu nennen – übersteigen häufig die anfallenden Betriebskosten. In solchen Fällen ist es sinnvoll, neben der Energieeffizienz auch die Ressourceneffizienz und damit den Schutz der Komponente selbst zu berücksichtigen. Einen wertvollen Beitrag leisten dabei Systeme zur Zustandsüberwachung und dem Schutz der Maschine.

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Eine Mischung dieser Ansätze wurde vom Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen der TU Darmstadt vorgestellt [21]. Das System adressiert den Schutz der Motorspindel moderner Werkzeugmaschinen. Es handelt sich dabei um eine Spindelaufnahme, die im Falle einer Kollision um eine gewisse Strecke zerstörungsfrei ausgelenkt werden kann. Dies schützt die Spindelkomponenten vor einer zu hohen Belastung.

Ein ebenfalls auf der Steuerung implementierter Algorithmus kann bei Bedarf die Spindel wieder freifahren, sodass im System vorhandene Rückstellfedern die Spindel sehr genau in die Ausgangsposition zurückbringen können. Dieses System liefert damit einen großen Beitrag zur Ressourceneffizienz, da im Kollisionsfall Kosten für eine teure Ersatzspindel vermieden werden können.

Letztlich kann eine nachhaltige Optimierung nur durch eine anwendungsspezifische Auswahl und Auslegung der Antriebssysteme erfolgen. Aufgrund der zahlreichen Wechselwirkungen zu Bearbeitungsprozess, Maschinentechnik und Produktphilosophie ist zur Umsetzung wirtschaftlicher Lösungen viel Erfahrung und Expertenwissen erforderlich. MM

Literatur

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* Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher ist Leiter des Lehrstuhls für Werkzeugmaschinen und Geschäftsführender Direktor des WZL, Dipl.-Ing. Christian Heyers ist Gruppenleiter NC-Steuerungs- und Antriebstechnik und Stephan Cornelius Gsell ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektbearbeiter am Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen des Werkzeugmaschinenlabors der RWTH Aachen in 52074 Aachen, Tel. (02 41) 80-2 82 25, C.Heyers@wzl.rwth-aachen.de

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