Werkzeug-Einstellgeräte dienen der Entkopplung von Werkzeugeinstellung und Rüstzeit. Ziel ist, der CNC-Maschine mehr reine Produktionszeit zu ermöglichen. Ein lohnender Aufwand: Werkzeuge können so für verschiedene CNC-Maschinen bereits vorbereitet werden, während diese noch im aktuellen Bearbeitungsvorgang laufen.
Aufgabe der Motoren in einer Werkzeug-Einstellmaschine ist, alle Positionen für die Werkzeuge, das Kamerasystem und weitere Messaufgaben mit Präzision anzufahren. Am Beispiel der Kenova-Serie von Kelch aus Weinstadt dreht sich in der einfachsten motorischen Ausprägung nur die Werkzeugspindel, um das zu messende Werkzeug zu prüfen. In der nächsten Stufe werden auch die Linearachsen X und Z motorisch zugestellt. In der größtmöglichen Ausprägung – der Kenova Set Line V9-S – werden vier Linear- und zwei Rotationsachsen von sechs Motoren angesteuert. Schrittmotoren waren seit 1982 stets Mittel der Wahl für die geforderte Genauigkeit. Schritte, Positionierung und Präzision gehören konstruktiv dazu.
Smart denken
Trotz dieser technischen Funktionalität mussten die Schrittmotoren in einem Frequenzbereich verwendet werden, der hohe Geräuschemissionen zur Folge hatte. Von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern wurde das als störend empfunden. Seit der heutigen Betrachtung der gesamten Ressourcen – den Menschen eingeschlossen -, hat sich auch das Verhältnis zu Lärm gewandelt: Früher ohne Belang, soll er heute vermieden werden.
Doch wie die Geräuschemissionen der Motoren eliminieren? Wie Effizienzgewinne einstreichen? Das fragten sich die Kelch-Entwickler und suchten den Kontakt zu Moog-Ingenieuren, um deren SmartMotoren als Lösung zu bewerten.
Schnell überzeugte, dass man vom SmartMotor kein Geräusch wahrnimmt. Darüber hinaus konnte die kompakte Bauform, der Entfall gesonderter Regler im Schaltschrank und der Bedarf nur eines Netzteils punkten. Aufgrund dieser Faktoren reduziert sich der Platzverbrauch des Systems. Das Sahnehäubchen: Die Möglichkeit einer unmittelbaren PC-Ansteuerung und als tatsächlich vollintegrierte Lösung einer direkten Kommunikation mit der Steuerungssoftware.
Versuch macht klug
Die Servoantriebe mussten dennoch zuerst getestet werden und ihren Wert beweisen. Moog stellte einen Musterkoffer mit SmartMotoren zur Verfügung – keine Selbstverständlichkeit im Zusammenspiel zwischen Maschinenhersteller und Zulieferer, wie Kelch betont. So ausgestattet konnten Programmiertests durchgeführt und Möglichkeiten der integrierten Ein- und Ausgänge des Motors getestet und erprobt werden.
Mit positiven Ergebnissen wurden die Tests in den folgenden vier Jahren intensiviert, die SmartMotoren für den Einsatz in den Werkzeug-Einrichtemaschinen abgestimmt, kundenspezifische technische Modifikationen integriert und neue Vorserienmotoren geliefert. Dem Serienstart 2021 stand nichts mehr Weg: Alle Kenova-Systeme werden seitdem mit SmartMotoren von Moog ausgeliefert.
Smart-Technik im Detail
Kelch rüstet die Systeme mit Servomotoren des Typs SM23165DT samt Drive Enable-Option aus. Diese separate Spannungsversorgung der Verstärker-Stufe kann abgeschaltet werden, um ein ungeplantes Wiederanlaufen zu verhindern. Der Motor-Regler selbst bleibt spannungsversorgt und arbeitet normal weiter. Zusätzlich weist die Motorwelle eine Anpassung durch eine spezifische Abflachung auf einer Seite auf – beim Systemwechsel auf die SmartMotoren muss die bisherige Konstruktion deshalb nicht geändert werden. Wesentlich für die Positionierungsgenauigkeit ist, dass die Position auch bei Stromabschaltung beibehalten wird. Eine erneute Initialisierung ist nicht nötig.
