Kolliosionsschutz Dieser Motorspindel-Schutzengel kann mehr als bremsen

Redakteur: Peter Königsreuther

Horrorszenario: Man zerspant ein richtig großes, teures Werkstück, vielleicht aus Spezialmaterial, und dann knallt die Spindel drauf! Werkstück hin, Spindel hin, und noch mehr...das muss nicht sein!

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Lieber mit als ohne – und zwar mit Motorspindelschutz in der Maschine! Denn wenn es zwischen Werkstück und Maschine „kracht“, kann es richtig teuer werden...
Lieber mit als ohne – und zwar mit Motorspindelschutz in der Maschine! Denn wenn es zwischen Werkstück und Maschine „kracht“, kann es richtig teuer werden...
(Bild: Jakob Antriebstechnik)

Beim Umgang mit Werkzeugmaschine & Co gehören Spindel-Crashs zu den häufigsten Problemen. Die Ursachen sind meist Programmierfehler, falsch definierte Werkzeuge, nicht berücksichtigte Störkonturen oder unbeabsichtigtes Verfahren bei hohen Geschwindigkeiten, zählt Jakob Antriebstechnik auf. Die dabei wirkenden Kräfte sind so hoch, dass Komponenten in der Motorspindel, wie keramische Spindellager, Wellen und Encoder, das verwendete Spannsystem und die gesamte Maschine in Mitleidenschaft gezogen werden können, oder sogar komplett zerstört.

Eine Fallstudie, welche die RWTH Aachen erarbeitet hat macht klar, dass die daraus folgenden Instandsetzungskosten nach einem Crash sehr oft im fünfstelligen Eurobereich zu veranschlagen sind, und da ist das Werkstück noch nicht dabei und der Ärger mit dem Kunden. Doch Kollisionsschutzsysteme für Werkzeugmaschinen minimieren die Schäden und reduzieren Ausfallzeiten sowie Reparaturkosten im Falle eines Zusammenstoßes. Jakob Antriebstechnik fragt sich deshalb, warum nur die wenigsten Werkzeugmaschinen überhaupt einen Spindelkollisionsschutz haben.

Mechanik und Sensorik sorgen für überlegene Funktion

Was diese Systeme anbelangt, so basieren sie in der Regel auf sogenannten Kompressionselementen, die wie ein Kfz-Stoßfänger wirken und im Falle eines Crashs vollständig zerstört werden, weil sie die dabei die Aufprallenergie aufnehmen. Die Spindelkomponenten bleiben dabei zwar intakt, die Ausfallzeiten wirken sich dennoch unangenehm aus.

Das Motorspindel-Schutzsystem namens MS³ von Jakob aber erkennt mithilfe mehrerer Sensoren Kollisionen und meldet diese elektronisch an die Maschinensteuerung. Die Steuerung kann dann das Abbremsen initiieren und das Reversieren der Antriebe sowie die Vorschubachsen zum Stillstand bringen. Doch darüber hinaus kann das Motorspindel-Schutzsystem bei kollisionsbedingter Überlast schon vor dem elektronischen Not-Stop sofort mechanisch und energieautark reagieren, betont Jakob. Denn der Kraftfluss an der Schnittstelle zwischen Spindelkasten und Motorspindel wird dann durch 3D-Auslenken unterbrochen. Durch diese effektive Kombination aus mechanischem Schutzsystem und aktiver Überwachung durch Sensoren sei das System den rein elektronischen Kollisionsschutzsystemen überlegen. Die stoßempfindlichen Komponenten der Motorspindel werden damit wirksam vor den hohen Kraftspitzen der Kollision geschützt, verspricht Jakob. Die kinetische Energie des Crashs fängt dabei ein eingebauter Stoßdämpfer ab. Den Unterschied zu üblichen Konzepten macht aber ein Doppelflanschsystem aus, das mit Permanentmagneten bestückt ist. Sie garantieren hohe Haltekräfte und Systemsteifigkeit. Während des Ausrückvorgangs führen Druckfedern die Motorspindel und setzen sie danach genau auf ihre ursprüngliche Position zurück. Die Ausfallzeiten beschränken sich folglich auf den Austausch des zerstörten Zerspanungswerkzeugs. Einen zusätzlichen externen Service könne man sich sparen. Das System arbeitet nicht nur energieautark, sondern es ist auch wartungsfrei und an alle gängigen Motorspindeltypen anpassbar, merkt Jakob abschließend an.

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