Inbetriebnahme und Überwachung mit Sensor-Modul SMI 24

Mit dem Sensor-Modul SMI 24 ausgestattet, werden Inbetriebnahme und Überwachung der Spindeln einfach und übersichtlich.

In Großserienfertigungen der Automobilindustrie und zahlreichen anderen Branchen kommt es auf jede Sekunde Bearbeitungszeit an. Dementsprechend gilt es, Maschine und Werkstück optimal aufeinander abzustimmen. Dafür verfolgt die Samag Group mit ihrer neuen horizontalen MFZ-Baureihe einen besonderen Ansatz: Das Unternehmen erarbeitet gemeinsam mit den Anwendern einen idealen Bearbeitungsprozess und stellt auf dieser Grundlage ein mehrspindliges Bearbeitungszentrum zusammen, das den Anforderungen des jeweiligen Werkstücks optimal gerecht wird. Um dies zu ermöglichen, hat Samag einen hochflexiblen, modularen Baukasten entwickelt.

Damit die neuen Mehrspindler von Samag neben der hohen Präzision auch mit entsprechender Produktivität überzeugen können, müssen alle Komponenten perfekt zusammenspielen. Dementsprechend geht der Maschinenbauer bei seinen Lieferanten keine Kompromisse ein und setzt beispielsweise Arbeitsspindeln von Weiss Spindeltechnologie ein. Bereits seit 15 Jahren kooperieren die beiden Unternehmen regelmäßig, und auch bei der neuen MFZ-Generation haben sie gemeinsam flexible Lösungen erarbeitet, die sich bei gleichen Abmaßen durch unterschiedliche Leistungs- und Drehzahlwerte auszeichnen.

Einzigartiges Feature: Spindel-Sensor-Modul SMI 24

Die bei Samag eingesetzten synchronen Weiss-Motorspindeln HSK-A63 können mit dem Sensor-Modul SMI 24 ausgestattet werden – einfache Inbetriebnahme und Überwachung inklusive. – Bild: Weiss

Standard-Spindel ist eine synchrone HSK-A63 mit 26 kW Leistung, einem Drehmoment von bis zu 110 Nm sowie einer maximalen Drehzahl von 15 000 min-1. Werte, die laut Samag-Konstruktions-Gruppenleiter Dirk Neubert am Markt häufig gefordert werden. Als noch entscheidender bezeichnet er aber die hohe Zuverlässigkeit der Spindeln und die reibungslose Integration in das Maschinenkonzept. “Weiss hat in seinen Spindeln unser Samag-Montagesystem übernommen, was den Einbau deutlich vereinfacht”, berichtet Neubert. Er hebt zudem ein einzigartiges Feature hervor: “Die Spindeln verfügen über das sogenannte Spindel-Sensor-Modul SMI 24. Das gibt es definitiv nur bei der Siemens-Tochter Weiss.”

Das SMI 24 wurde gemeinsam von Weiss- und Siemens-Ingenieuren entwickelt und funktioniert im Zusammenspiel mit der Highend-CNC Sinumerik 840D sl und der Sinumerik 828D. Es handelt sich hierbei um ein Modul, das an die Spindel angebaut wird und zwei primäre Aufgaben erfüllt. Zum einen erleichtert es dem OEM die Inbetriebnahme der Spindel, zum anderen lassen sich im späteren Betrieb beim Endkunden wichtige Daten auswerten, die Rückschlüsse auf den Verschleißzustand erlauben.

Im Fokus

Spindel-Sensor-Modul SMI 24 für die Überwachung

Das SMI 24 wurde gemeinsam von Weiss und Siemens entwickelt, um Inbetriebnahme und Überwachung von Spindeln zu vereinfachen. Es funktioniert im Zusammenspiel mit der Highend-CNC Sinumerik 840D sl und der Sinumerik 828D. Die erfassbaren Daten geben beispielsweise Auskunft über Temperaturverläufe, Laufzeit, Werkzeugspannzustand und vor allem den allgemeinen Verschleißzustand. So können Wartungs- und Instand­setzungsmaßnahmen gut geplant werden.

Vorteile bei der Inbetriebnahme

Das gibt es nur bei Weiss: Die SMI-24-Schnittstelle wird an der Hinterseite der Motorspindel montiert. Von dort aus kommuniziert sie mit den Sinamics-Umrichtern und der Sinumerik-CNC 840D sl von Siemens. – Bild: Weiss

Neubert zeigt sich von dem innovativen Feature begeistert, denn allein die Vorteile bei der Inbetriebnahme gleichen die Mehrkosten nahezu aus. “Wenn wir die Spindeln in Betrieb nehmen, müssen viele verschiedene spindelspezifische Daten in die Steuerung übertragen werden. Das haben bislang erfahrene Monteure in aufwendiger Handarbeit erledigt. Eingabefehler, die dann wieder gefunden und korrigiert werden müssen, lassen sich dabei leider nicht ganz vermeiden”, erklärt Neubert und ergänzt: “Jetzt funktioniert die Adaption im Zusammenspiel mit modernen Sinamics-Umrichtern und der Siemens-CNC über ein einziges Kabel und ist ähnlich einfach wie das Anschließen einer Festplatte via USB-Port an den PC. Fehler sind somit ausgeschlossen.”

Technische Basis für diese Form des Plug-and-Play ist ein elektronisches Typenschild, das sämtliche Parameter der Spindel selbstständig in die Steuerung einträgt. Laut Weiss-Vertriebsingenieur Georg Sauer werden darüber hinaus Signale aus dem Drehgeber und der Motortemperaturerfassung digitalisiert und an den Siemensantrieb übertragen. Sauer weiter: “Auch für die Einspeisung der Signale zum Werkzeugspannzustand und die Abfrage der Lösekolbenposition sind keine elektronischen I/O-Peripheriemodule im Schaltschrank nötig.” Vielmehr werden auch diese Daten bereits in der Spindel digitalisiert und direkt auf definierte Nahtstellen in der Steuerung abgelegt. Damit wird die Wahrscheinlichkeit, dass bei der Signalübertragung Störungen auftreten, deutlich geringer.

Permanente Überwachung

Das Weiss-Sensor-Modul SMI 24 zeichnet alle wichtigen Daten wie Temperaturverläufe oder Laufzeit auf. Diese lassen sich als übersichtliche Diagramme am Bedienerpanel auslesen oder via Internet an beliebige andere Standorte exportieren. – Bild: Weiss

Als weiteres Highlight des SMI 24 nennt Samag-Entwicklungsleiter Dirk Galler die permanente Überwachung des Spindel-Verschleißzustands. Denn das Weiss-Sensor-Modul zeichnet zahlreiche wichtige Daten auf – zum Beispiel Temperaturverläufe, Laufzeit, durchgeführte Werkzeugspannungen, Drehzahl- und Drehmomentprofile. Die lassen sich dann als übersichtliche Diagramme direkt am Bedienerpanel auslesen oder an beliebige Standorte exportieren. So können Meister, Instandhalter oder Produktionsleiter etwa über das offene cloudbasierte IoT-Betriebssystem MindSphere von Siemens im Büro, Homeoffice oder von jedem anderen Ort auf der Welt mit Internetverbindung Analysen ausführen, Trends ableiten und bei Bedarf entsprechende Maßnahmen einleiten. “So Weise helfen wir unseren Anwendern, Servicearbeiten im Vorfeld besser zu planen und ungeplante Maschinenstillstände zu verringern”, berichtet Galler.

“Mit dem SMI 24 helfen wir unseren Anwendern, Servicearbeiten im Vorfeld besser zu planen und ungeplante Maschinenstillstände zu verringern.” Dirk Galler, Entwicklungsleiter bei Samag

Damit die Intervalle zwischen den notwendigen Wartungen möglichst lange sind, verwendet Weiss in seinen synchronen, innengekühlten Motorspindeln ausschließlich hochwertige Komponenten. Außerdem lassen sie sich fast ebenso flexibel an die Bedürfnisse des Endanwenders anpassen wie die MFZ-Bearbeitungszentren von Samag. So stehen etwa unterschiedliche Drehdurchführungen zur Verfügung, die für Medien mit 50 oder 80 bar ausgelegt sind und die bei Bedarf eine Leckage-Überwachung erhalten. Auch der Spannsatz kann mit oder ohne Raster ausgestattet werden, aufgrund dessen das Werkzeug auch im gelösten Zustand nicht herausfallen kann. Und für das wichtige vordere Lager gibt es einen Temperatursensor, der seine Informa­tionen über das SMI 24 an die Steuerung überträgt. em