Zu den häufigsten Unfällen bei der Verwendung von Werkzeugmaschinen gehören Spindel-Crashs. Häufige Ursachen sind Programmierfehler, falsch definierte Werkzeuge, nicht berücksichtigte Störkonturen oder unbeabsichtigtes Verfahren bei hohen Geschwindigkeiten. Die auftretenden Kräfte sind so enorm, dass Komponenten der Motorspindel, keramische Spindellager, Wellen, Encoder, Spannsystem und die gesamte Maschinengeometrie in Mitleidenschaft gezogen oder sogar komplett zerstört werden können.
Eine Fallstudie der RWTH Aachen zeigt, dass Instandsetzungskosten nach einem Crash in Höhe von fünfstelligen Eurobeträgen keine Seltenheit sind. Kollisionsschutzsysteme für Werkzeugmaschinen minimieren die Schäden und reduzieren Ausfallzeiten sowie Reparaturkosten im Falle eines Zusammenstoßes.
Dennoch haben nur die wenigsten Werkzeugmaschinen überhaupt einen Spindel-Kollisionsschutz. Dieser beruht dann in der Regel auf Kompressionselementen, die wie ein Kfz-Stoßfänger wirken und im Falle eines Crashs vollständig zerstört werden. Die Spindelkomponenten bleiben zwar intakt, die Ausfallzeiten treten trotzdem auf.
Um Spindel-Crashs zu verhindern hat JAKOB Antriebstechnik GmbH das Motorspindelschutzsystem MS³ im Portfolio. Dieses erkennt mittels mehrerer Sensoren Kollisionen und meldet diese elektronisch an die Maschinensteuerung. Diese kann mit Maßnahmen wie Abbremsen und Reversieren der Antriebe die Vorschubachsen der Werkzeugmaschine zum Stillstand bringen.
Laut Hersteller kann das Motorspindelschutzsystem darüber hinaus bei kollisionsbedingter Überlast schon vor dem elektronischen Not-Stop sofort mechanisch und energieautark den Kraftfluss an der Schnittstelle zwischen Spindelkasten und Motorspindel durch 3D-Auslenken unterbrechen.
Durch diese Kombination aus mechanischem Schutzsystem und aktiver Überwachung durch elektronische Sensorik sei das System den rein elektronischen Kollisionsschutzsystemen überlegen und die stoßempfindlichen Komponenten der Motorspindel werden wirksam vor den hohen Kraftspitzen der Kollision geschützt. Die entstehende kinetische Energie des Crashs fängt ein eingebauter Stoßdämpfer ab.
Den Unterschied mache ein Doppelflansch-System mit eingebauten Permanentmagneten. Sie können die benötigten hohen Haltekräfte und die Steifigkeit gewährleisten. Während des Ausrückvorgangs führen Druckfedern die Motorspindel und setzen sie danach genau auf ihre ursprüngliche Position zurück. Die Ausfallzeiten seien so auf den Austausch der Werkzeuge beschränkt, zusätzlicher externer Service wird laut JAKOB nicht mehr benötigt. Das System arbeite energieautark, ist wartungsfrei und an alle gängigen Motorspindelgeometrien anpassbar.
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