Motivation
Bei Werkzeugmaschinen entstehen noch immer hohe Instandsetzungskosten infolge von Kollisionen mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten. Zu den häufigsten Kollisionsursachen zählen Bedienfehler durch das Personal, die entweder beim manuellen Betrieb, durch fehlerhafte Programmwahl oder durch Einspannen eines falschen Werkstücks bzw. Werkzeugs entstehen. Schwere Kollisionen ziehen zwangsläufig hohe Instandsetzungskosten und lange Ausfallzeiten nach sich. Ein schnelles Auslösen und eine schnelle Reaktion von Überlastsicherungen sind entscheidende Kriterien, um Schäden zu minimieren bzw. zu vermeiden. In diesem Projekt wird ein kontakterkennungsbasierter Ansatz entwickelt, der das ungenutzte Verstreichen wertvoller Zeit zwischen dem Zeitpunkt des Kollisionskontakts und der Kollisionserkennung verhindern bzw. minimieren soll und somit auf eine drastische Reduzierung der Auslösezeit zielt.
Modularer Aufbau
Das neuartige Überlastsicherungssystem ist aufgebaut aus steuernden elektronischen und schnell schaltenden mechanischen Komponenten. Die steuerungstechnischen Komponenten werden am WZL der RWTH Aachen entwickelt.
Arbeitsziele
Die Ziele am IKTD sind die Entwicklung und Konstruktion der beiden wesentlichen mechanischen Baugruppen der Überlastsicherung. Dies sind:
- Eine schnell schaltende Überlastkupplung, welche zur Steigerung deren Effizienz direkt in die Spindelmutter der Werkzeugmaschine integriert und elektrisch geschaltet wird. Die Überlastkupplung dient der Entkopplung des rotierenden Antriebsstranges von den linear bewegten Massen der Werkzeugmaschine. Dabei wird im engen Verbund mit der Firma Mayr-Antriebstechnik, die für ihre Sicherheitskupplungen bekannt ist, und der Firma A.Mannesmann, Spezialist für Spindelmutter-Systeme, zusammengearbeitet.
- Ein schnell wirkendes, elektrisch angesteuertes Bremssystem, welches nach der Entkoppelung des Antriebsstranges von den linear bewegten Massen einen möglichst schnellen Stopp der Linearbewegung sicherstellt. Der Industriepartner für den Bereich Bremse ist die Firma Ortlinghaus-Werke.
Für beide Komponenten steht die Entwicklung einer extrem schnell schaltenden Aktorik im Vordergrund, die es ermöglicht, in wenigen Millisekunden einen möglichst großen Weg mit einer hohen Kraft zu schalten.
Kollisionsprüfstand
Das Überlastsicherungssystem wird in einem Kollisionsprüfstand eingebaut. Dabei werden vorerst die schnell schaltende Kupplung und das schnell wirkende Bremssystem in der x-Achse integriert.
Ansprechpartner
Matthias Bachmann
Dipl.-Ing.Gruppenleiter Antriebstechnik