Als Eckpfeiler vieler Fertigungsindustrien sind Werkzeugmaschinen maßgeblich für den industriellen Fortschritt verantwortlich. Die Beschleunigung wissenschaftlicher und technologischer Innovationen im heutigen „intelligenten Zeitalter“ hat die Erwartungen der Hersteller an die Leistungsfähigkeit von Werkzeugmaschinen enorm erhöht. Diese neuen Erwartungen beziehen sich auf höhere Geschwindigkeit und Präzision, die traditionellen Maßstäbe für die Effizienz von Werkzeugmaschinen, aber auch auf Automatisierung, Intelligenz und andere Aspekte.
Aufgabe
Um der Marktnachfrage nach hocheffizienten und qualitativ hochwertigen Produkten gerecht zu werden, haben viele Werkzeugmaschinenhersteller begonnen, neue Getriebetechnologien und Steuerungssysteme zu erforschen, um die Konkurrenz zu übertreffen. Die Fortschritte in der industriellen Automatisierung und intelligenten Fertigung haben bei einem großen OEM zu einer Nachfrage nach wesentlich leistungsfähigeren Doppelseiten-Planschleifmaschinen geführt.
Diese Maschinen bearbeiten eine Vielzahl von geformten und runden Metallteilen sowie Nichtmetallteile, darunter Lager, Ventile, Platten aus Aluminiumlegierungen, Dichtungen, Ölpumpenschaufeln, Kolbenringe und vieles mehr, indem sie gleichzeitig von zwei Seiten des Werkstücks präzise Material abtragen.
Angesichts immer strengerer Bearbeitungsstandards und eines harten Wettbewerbs im Markt benötigte der OEM Maschinen mit höherer dynamischer Leistung und Steuerungsgenauigkeit sowie besseren Vorschub- und Beschleunigungsgeschwindigkeiten. Gleichzeitig wurde der Druck, die Effizienz der Verarbeitung zu verbessern und die Produktion zu beschleunigen, mit der Notwendigkeit konfrontiert, die Kosten zu senken und die Qualität zu sichern - zentrale Herausforderungen, die gleichzeitig angegangen werden mussten.
Lösung
Mit mehr als 70 Jahren Erfahrung in der Antriebstechnik hat Kollmorgen eine Lösung auf den Markt gebracht, die aus linearen Servomotoren der Serie IC Ironcore DDL mit AKD Servoantrieben besteht, um die Entwicklungsanforderungen der Werkzeugmaschinenindustrie zu erfüllen, einschließlich der anspruchsvollen Anwendungsanforderungen von Doppelseiten-Planschleifmaschinen.
Der Linearmotor IC Ironcore DDL ist für Versorgungsspannungen von bis zu 480 VAC erhältlich und kann eine Dauerkraft von bis zu 8.211 N und eine Spitzenkraft von bis zu 13.448 N liefern. In dieser OEM-Anwendung wird eine Materialabtragsleistung von mehr als 1 mm in weniger als 1 Sekunde Zykluszeit erreicht, wobei das Werkstück mit einer durchschnittlichen Toleranz von ±0,002 mm bearbeitet wird. Der leistungsstarke Regelkreis und die hohe Bandbreite des AKD-Servoantriebs ermöglichen eine präzise Steuerung der Geschwindigkeitsvariation des Schneid- und Vorschubmechanismus, wodurch präzise Ergebnisse bei den erforderlichen hohen Geschwindigkeiten gewährleistet werden.
In dieser speziellen Anwendung erreicht der IC Ironcore DDL-Motor, der für die Scheibenbeschickung zuständig ist, eine Spitzenschubkraft von 3.152 N und ermöglicht so die Beschleunigung von 2,5 g, die erforderlich ist, um die vom OEM angestrebte Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erreichen. Die Geschwindigkeits-, Positionier-, Filter- und Verzögerungsfunktionen des AKD-Servoantriebs sorgen effektiv für eine konstante Bewegung bei gleichzeitiger Minimierung des Überschwingens, was die Stabilität der Anlage erheblich verbessert und eine garantierte Kapitalrendite gewährleistet.
Ergebnisse
Im Vergleich zu der zuvor verwendeten Lösung mit Getriebeantrieb konnte mit der linearen Direktantriebslösung von Kollmorgen die Positioniergenauigkeit um 65 %, die Beschleunigung um 66 % und die Kontrolle von Geschwindigkeitsschwankungen um 75 % verbessert werden. Diese Verbesserungen führten zu einer Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit um 15 % und setzten damit einen neuen Standard für Doppelseiten-Planschleifmaschinen im Zeitalter der Losgrößenanpassung. Gleichzeitig wurden durch die vereinfachte Direktantriebsstruktur die Wartungskosten drastisch gesenkt und der Energieverbrauch um ca. 20 % reduziert.
„Die Kombination aus Kollmorgens DDL-Linearmotoren und AKD-Servoantrieben durchbricht die alten technologischen Grenzen der Werkzeugmaschinenindustrie. Kollmorgen trägt dazu bei, eine Brücke zwischen traditionellen Prozessen und einem zukünftigen Produktionsmodell mit unbegrenzten Möglichkeiten zu schlagen.“ – Hersteller von Doppelseiten-Planschleifmaschinen
