Taster präzise positioniert

Antriebssystem - Auslegerachsen positionieren Messtaster zur Werkzeugbruchkontrolle. Ein 3-Phasen-Schrittmotor bewegt den Achskörper. Seine Kraft wird per Zahnstange übertragen. Ein sehr effektives System.

09. November 2006

Die ›Multistep XS‹ - ein Transfer-Bearbeitungssystem in linearer Bauweise - verbindet die Produktivität einer Transfermaschine mit der Umrüstflexibilität von Bearbeitungszentren. Das System beruht auf einzelnen, miteinander fest verbundenen Modulen. Die Grundkomponenten sind: Lade-/Entlade-Modul, Steuerung, Kühlmittelversorgung, Späneförderer und mindestens ein Bearbeitungsmodul. »Die Anzahl der Bearbeitungsmodule ist wählbar und kann jederzeit erweitert oder reduziert werden«, erklärt Rolf Held, Entwicklungsleiter bei Mikron im Schweizer Rottweil, wo das modulare Transfer-Bearbeitungssystem hergestellt wird. Das modulare Grundkonzept sorgt dafür, dass die Produktivität und Flexibilität den Produktionsbedürfnissen angepasst werden. Je nach Produktionsvolumen lässt sich die Anzahl der miteinander kombinierten Bearbeitungsmodule erweitern oder reduzieren. Dementsprechend verteilen sich die Be­arbeitungsoperationen, die ganz oder teilweise parallel ablaufen. Die Werk­stücke werden in Spannvorrichtungen von Modul zu Modul, vor- und rückwärtsgehend, durch die Maschine transportiert. Die Bearbeitung erfolgt letztlich an bis zu 5?½ Seiten in einer Aufspannung. Bauteile, die komplett an sechs Seiten zu bearbeiten sind, können umgespannt werden. Die auf hohe Dynamik zur Bearbeitung von Bauteilen bis 150 x 150 x 120 mm ausgelegten Bearbeitungsmodule verfügen standardmäßig über jeweils zwei Arbeitsspindeln, die wechselweise im Einsatz sind. Während eine Spindel bearbeitet, findet an der ›ruhenden‹ Spindel der Werkzeugwechsel aus dem zur Spindel gehörenden Scheibenmagazin statt.

Wenig Zeit zum Werkzeugwechsel

Der wechselseitige Einsatz der Spindeln ermöglicht sehr kurze Span-zu-Span-Zeiten von einer Sekunde. Bei jedem Werkzeugwechsel wird auch eine Werkzeugbruchkontrolle durchgeführt. Dazu Rolf Held: »Die einzelnen Bearbeitungsoperationen laufen hoch dynamisch ab und dauern oft nur Sekunden. Es bleibt wenig Zeit für Werkzeugwechsel und -bruchkontrolle.« Die Zeitspanne, um einen Messtaster zu positionieren, ihn gegen das Werkzeug zu schwenken und die Signale zu verarbeiten, kann vor allem bei kurzen Bearbeitungsoperationen die Span-zu-Span-Zeit stark beeinflussen. Zur Werkzeugbruchkontrolle ist in den Bearbeitungsmodulen jeder Spindel ein Messtaster zugeordnet. Beide Taster sitzen auf einer gemeinsamen Auslegerachse von Berger Lahr, die zwischen den parallel angeordneten Spindeln untergebracht ist. Ihre Aufgabe ist die Positionierung der Messtaster - in Abhängigkeit der jeweiligen Werkzeuglänge, auf einem Weg von bis zu 110 Millimetern. In diesem Zusammenhang verweist Held auf den engen Bauraum zwischen den Arbeitsspindeln, was für ihn ein Grund war, die Auslegerachsen in Rundstangenausführung zu wählen. Hier besteht der Achskörper aus einer 2-Stangen-Führung mit geringem Gewicht und hoher Steifigkeit. Daraus resultieren niedrige bewegte Massen und eine kompakte Bauform. Der feststehende Motor bewegt den Achskörper mit den darauf befindlichen Messtastern in den Arbeitsraum. Als Antrieb dient ein 3-Phasen-Schrittmotor, dessen Kraft per Zahnstange übertragen wird. Motor bzw. Getriebe werden ohne Passfeder direkt am Antriebsritzel montiert, sodass die Verbindung spielfrei ist und Kupplungen entfallen. Die 3-Phasen-Schrittmotoren von Berger Lahr sind robuste, wartungsfreie Motoren. Sie führen präzise, schrittweise Bewegungen aus, die ein Schrittmotor-Verstärker vorgibt. Dank optimierter Innengeometrie bieten sie eine hohe Leistungsdichte. Das bedeutet bis zu 50 % mehr Drehmoment als Schrittmotoren in vergleichbarer Baugröße, was ebenfalls zur kompakten Ausführung der gesamten Linearachse beiträgt. Die Anbindung der Achse an die Maschinensteuerung erfolgt über eine ›Twin Line TLC 5‹-Positioniersteuerung mit Feldbusschnittstelle (Profibus). Twin Line ist die modulare Positioniertechnik aus dem Hause Berger Lahr und kann sowohl für Schrittmotoren als auch für Servomotoren eingesetzt werden. Je nach Anwendung ist Twin Line Antriebsverstärker oder Positioniersteuerung. Mikron nutzt mit den Linear­achsen von Berger Lahr ein komplettes System. Die aufeinander abgestimmten Komponenten sind einfach im Maschinenkonzept zu integrieren. Sie bieten die notwendige Dynamik auf engstem Raum. »Und das in einer Umgebung, die mit Staub, Spänen und Kühlmittel belastet ist«, ergänzt Held. Von der Analyse der Aufgabenstellung im Mikron-Bearbeitungssystem über die Auswahl der passenden Mechanik-, Antriebs- und Steuerungslösung bis hin zur Integration der Steuerung in die Steuerungsumgebung des Kunden arbeitete Mikron eng mit dem Machine Technology Center Südwest von Berger Lahr zusammen.

Achim Schaub, Berger Lahr

FAKTEN

- Auf der Auslegerachse sitzen die beiden Messtaster.

- Die 3-Phasen-Schrittmotoren von Berger Lahr sind robuste, wartungsfreie Motoren. Sie führen präzise, schrittweise Bewegungen aus, die ein Schrittmotor-Verstärker vorgibt.

- Die Schrittmotoren bieten bis zu 50 % mehr Drehmoment als vergleichbare.

Erschienen in Ausgabe: 08/2006