Optimierte Bewegungsführung senkt Energieverbrauch von Werkzeugmaschinen

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Durch die gleichzeitige Erfassung der Bewegungszeiten können Programmierer jederzeit die Auswirkungen auf die Zykluszeiten berücksichtigen. Wie bei der grünen Welle im Straßenverkehr eröffnen Indramotion MTX cta und MTX ega die Möglichkeit, die Bewegungen verschiedener Antriebe miteinander zu verschleifen und zu parallelisieren und damit sowohl Energieverbrauch als auch Zykluszeiten zu reduzieren.

Werkzeugwechsel verursacht die größten Leistungsspitzen

Das Beispiel der spanenden Werkzeugmaschinen zeigt: Die größten Leistungsspitzen treten in der Regel beim Werkzeugwechsel auf. In dieser Phase bremst die Hauptspindel ab und die Vorschubachsen fahren im Eilgang zum Werkzeugübergabepunkt. Nach dem Werkzeugwechsel beschleunigt die Spindel dann erneut auf die erforderliche Drehzahl und die Vorschubachsen gehen in die Ausgangsposition für die nachstehende Bearbeitung.

Nach einer Analyse mit Indramotion MTX cta und MTX ega optimierten Rexroth-Spezialisten diesen Ablauf und verschliffen zunächst die an Werkzeugmaschinen üblichen Eilgangbewegungen innerhalb eines Werkzeugwechsels. Schließlich ersetzten sie sie vollständig durch Spline-Bewegungen. Das Ergebnis: Die zeitliche Einsparung in diesem konkreten Beispiel lag nach der Optimierung bei rund 14% und der Energieverbrauch sank um 15%.

Energieverbrauch der Achsen ohne Taktverluste reduzieren

Weitere Untersuchungen an verschiedenen Werkzeugmaschinen ergaben, dass Vorschubachsen und Spindeln häufig unabhängig voneinander arbeiten. Die Hauptspindel wird in der Regel mit maximaler Beschleunigung auf die vorgegebene Drehzahl gebracht, unabhängig davon, wie lange die Vorschubachsen für das Zurücklegen ihres Weges brauchen. Dort zählt Abstimmung: Wenn die Vorschubachsen schneller zur Stelle sind und die Spindel noch nicht die Nenndrehzahl erreicht hat, kann eine geringere Beschleunigung den Energieverbrauch der Achsen ohne Taktzeitverluste reduzieren.

Entsprechend können Spindeln mit einer reduzierten Beschleunigung auf die vorgegebene Drehzahl gebracht werden, wenn die Vorschubachsen einen höheren Zeitbedarf haben. Eine geschickte Programmierung vermeidet dabei Lastspitzen und stellt die beim Bremsen zurückgespeiste Energie mittels Zwischenkreiskopplung anderen Antrieben zur Verfügung.

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