Antriebstechnik

Motorspindel vor Schäden durch Kollision geschützt

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Schutzfunktion basiert auf dem Haftkraft- und Steifigkeitsabfall

Das ringförmige System besteht aus einem Doppelflansch, der kraftschlüssig durch Permanentmagnete und formschlüssig durch eine Kegelplanschnittstelle gefügt ist.

Die zuverlässige Schutzfunktion für die Maschinenkomponenten basiert auf dem abrupten Haftkraft- und Steifigkeitsabfall durch unmittelbare Trennung der Motorspindel von der Maschine beim Erreichen einer definierten Lastgrenze beziehungsweise Kraftspitze.

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Je nach Kollisionssituation erfolgt das Auskoppeln der Motorspindel durch axialen Aushub oder radiales Ausschwenken. Mit dem Ablösen des motorspindelseitigen Flansches und zunehmendem Luftspalt nimmt dann die Haftkraft der Magnete rapide ab. Im System integrierte Federn erfüllen im Bedarfsfall gleich zwei Funktionen. Sie übernehmen zum einen die Abstützung und schwimmende Führung der Motorspindeleinheit, zum anderen absorbieren sie die kinetische Energie der Kollision und kappen die Kraftspitzen.

Zusätzlich erfassen Sensoren den Fügezustand der Trennstelle und senden bei Trennung ein Signal an die CN-Steuerung, durch welches die Vorschubachsen unmittelbar reversieren und die Motorspindel freigefahren wird. Anschließend fügen sich die Hälften des Schutzsystems durch ein Zusammenspiel der Federn und Magnete wieder selbsttätig in die Ausgangsposition zusammen. Durch die Verwendung einer Kegelplananlage können Messungen zufolge hohe radiale Wiederholgenauigkeiten (unter 5 μm) erreicht werden.

Für den Anwender ist aber auch die Leistungsfähigkeit eines Bearbeitungszentrums nach einem Umbau mit dem Motorspindelschutzsystem MS³ ausschlaggebend. Vergleichsversuche mit unterschiedlichsten Werkzeugmaschinen, jeweils mit und ohne Schutzsystem, haben ergeben, dass die spanende Bearbeitung auch bei anspruchsvollen Aufgaben (beispielsweise bei Schruppbearbeitung mit unterbrochenem Schnitt) ohne Beeinflussung weiterhin möglich ist.

Ein unkontrolliertes Ausrücken der Spindel tritt während der normalen Bearbeitung nicht auf.

Motorspindelschutzsystemetrotzen Kollisionen

Motorspindelschutzsysteme vom Typ MS³ überstehen auch mehrfache Kollisionen im Lebenszyklus einer Werkzeugmaschine problemlos (Bild 3). Dazu wurden über 100 unterschiedliche Kollisionssituationen auf einer Testmaschine gefahren. Auch nach Abschluss der Untersuchungen war die Motorspindel noch voll einsatzfähig und es konnten keinerlei relevante Qualitätseinbußen bei der Bearbeitung festgestellt werden. Mit einem einzigen Motorspindelschutzsystem ist die Werkzeugmaschine also sicher gegen kostspielige Schäden im Falle einer Kollision gewappnet. Bereits nach einer schadenfrei überstandenen Überlastsituation hat sich der Einbau eines solchen Systems auch finanziell amortisiert. Aufgrund der speziellen Anforderungen muss MS³ an die jeweilige Motorspindel und Werkzeugmaschine angepasst werden (Bild 4).

Weitere Informationen zur Wirkungsweise des Motorspindelschutzsystems MS³ erhalten Interessenten auf der Internetseite und dem Youtube-Kanal des Herstellers. Dort ist auch ein Produktvideo verfügbar, welches das Schutzsystem im Einsatz in einer Werkzeugmaschine am PTW der Technischen Universität Darmstadt zeigt.

* Andreas Jakob ist Marketingleiter und Dr. Arno Wörn Entwickler bei der Jakob Antriebstechnik GmbH in 63839 Kleinwallstadt, Tel. (0 60 22)22 08 12, woern@jakobantriebstechnik.de

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