Neues Antriebssystem für fortschrittliche Schleifmaschinen

Genau aus diesem Grund wird die Antriebstechnik von Sieb & Meyer auch schon seit vielen Jahren in den Schleifmaschinen von Danobat-Overbeck (siehe Kasten am Ende des Artikels) eingesetzt. Um von weiteren Vorteilen wie zum Beispiel integrierten drehgeberlosen Sicherheitsfunktionen profitieren zu können, erfolgte vor Kurzem der Umstieg auf das Mehrachs-Antriebssystem SD2.

Bei der Baureihe IRD-400 gab es vor Kurzem eine Änderung: Zum Einsatz kommt nun das Antriebssystem SD2 von Sieb & Meyer. Zuvor hatte Danobat-Overbeck in seinen Schleifmaschinen den Antriebsverstärker SD2S genutzt. Nun soll dieses Gerät nach und nach in allen Maschinen durch das SD2-System abgelöst werden – die IRD-400 macht dabei den Anfang.

„Die Gründe für den Umstieg sind vielfältig“, erklärt Alexej Voigt. Für den Betrieb mit einer niedrigeren Grunddrehzahl hatte das Unternehmen früher einen externen Umrichter im Schaltschrank verwendet. Die Integration des modularen Achsverbunds des Multiachssystems SD2 ist mit einem geringeren Verdrahtungsaufwand verbunden. „Aber auch die integrierten Sicherheitsfunktionen und die Ansteuerung über Profinet sind für uns sehr interessant.“

Bislang nutzte Danobat-Overbeck eine externe Stillstandsüberwachung, die nun aufgrund der im SD2-System integrierten Sicherheitsfunktion SFM (Safe Frequency Monitor – Sicherer Stillstandsmonitor) entfallen kann. Die Ansteuerung über Profinet hingegen ermöglicht es, anwendungsspezifische Daten aufzuzeichnen und auszulesen. Prozesswerte können so einfacher überwacht und Fehler schneller erkannt werden. 

Das Antriebssystem SD2 ermöglicht eine sensorbehaftete und sensorlose Regelung für Synchron- und Asynchronmotoren und ist für jeden Einsatzfall schnell und flexibel anpassbar – egal ob für Linearmotoren, rotative Servomotoren oder Bearbeitungsspindeln in Fräs- oder Schleifmaschinen. Mit dieser universellen Antriebslösung lassen sich Hochgeschwindigkeits-Anwendungen bis 360.000 1/min (6.000 Hz) realisieren. Universelle Motorgeber-Auswertungen und vielfältige Anbindungsmöglichkeiten zur übergeordneten Steuerung erlauben die einfache Adaptierung an wechselnde Systemanforderungen – so steht der optimalen Umsetzung von Multiachs-Anwendungen nichts mehr im Wege. 

Laut Sieb & Meyer hat die Betriebssicherheit für viele Kunden Priorität. Deshalb nutzen immer mehr die im Antriebssystem SD2 verfügbaren geberlosen Sicherheitsfunktionen, die speziell für rotierende Motoren ohne Drehzahlgeber konzipiert sind. Konkret handelt es sich um die geberlosen Funktionen „Sicherer Stillstandsmonitor“ (SFM – Safe Frequency Monitor) und „Sicher begrenztes Drehfeld“ (SLOF - Safe Limited Output Frequency):

• Der Bediener kann dank SFM sicher erkennen, ob eine geberlose Spindel den Stillstand erreicht bzw. eine sichere Drehzahlfrequenz unterschritten hat.
• Mit SLOF hingegen lässt sich sicherstellen, dass eine kritische Drehzahl nicht überschritten wird.
• Die vom TÜV Nord nach EN61508:2010 geprüften Sicherheitsfunktionen bauen auf der ebenfalls serienmäßig integrierten Funktion „Safe Torque Off“ (STO) auf.

Das Ergebnis ist eine funktionale und kostengünstige Lösung für sensorlose Systeme – bestehende bzw. neue Spindeln und Motoren müssen also nicht mit Drehzahlgebern ausgestattet werden, um den Anforderungen der Maschinenrichtlinie im Punkto Sicherheit gerecht zu werden. 

„Grundsätzlich ist für uns der Betrieb hoher Drehzahlen ausschlaggebend“, betont Alexej Voigt. „Standard-Frequenzumrichter sind bezüglich der Drehzahlfrequenzen sehr stark limitiert und kommen deshalb für uns nicht infrage.“ Dazu kommt, dass in den Schleifmaschinen von Danobat-Overbeck ein sehr dynamischer Wechsel von Spindeln, Bewegungsabläufen und Bearbeitungsschritten unterstützt werden muss. Häufige Beschleunigungen und Abbremsprozesse stellen eine zusätzliche Herausforderung für die Geräte dar. 

 Wichtig ist auch das Stichwort Motorerwärmung. Schleifanwendungen nehmen im Bereich der Werkzeugmaschinen eine Sonderstellung ein. So muss zum Beispiel beim Innenrundschleifen ein sensorloser Betrieb von Asynchron- und Synchronspindeln bis 250.000 1/min ermöglicht werden. Dabei darf sich der Motor jedoch nur geringfügig erwärmen, um eine hohe Qualität der Bearbeitung zu gewährleisten und die Rotorverluste so gering wie möglich zu halten.

Eine weitere wichtige Rolle spielt die Flexibilität der Maschine: Ein einfacher und schneller Wechsel zwischen unterschiedlichen Schleifspindeln muss möglich sein – entsprechend sollten sich verschiedene Motorparametersätze in den Antriebsverstärkern speichern lassen. Oftmals werden zudem Sonderfunktionen wie eine hochdynamische Wirklasterkennung etwa zur Werkzeugüberwachung gefordert. Auch dies ist in den Antriebsverstärkern von Sieb & Meyer bereits integriert, sodass zusätzliche Komponenten eingespart werden können. 

Die Frequenzumrichter von Sieb & Meyer können diese und andere Anforderungen von Schleifanwendungen erfüllen – wie Alexej Voigt bestätigen kann: „Wir waren mit dem SD2S im Einsatz schon sehr zufrieden und freuen uns, künftig von den Vorteilen des SD2 profitieren zu können.“ Denn auch bei allen anderen Schleifmaschinen ist mittelfristig der Umstieg auf den SD2 geplant – hierfür entwickelt Sieb & Meyer derzeit ein leistungsstärkeres Modul, damit die gesamte Bandbreite der von Danobat-Overbeck eingesetzten Schleifspindeln mit dem SD2-System abgedeckt werden kann.