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FU-Lastindikator für die Werkzeugbruch-Kontrolle von Sieb & Meyer

Werkzeugbruch-Kontrolle überwacht den Zustand von Werkzeugmaschinen
Sieb & Meyer integriert Lastindikator in Frequenzumrichter

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Standard-Frequenzumrichter sind nicht für High-Speed-Aufgaben optimiert, dementsprechend setzen die Hersteller meist nur einfache Techniken für die Strommessung ein. Darunter leiden Dynamik und Schnelligkeit von Funktionen wie dem Lastindikator, die auf den abgeleiteten Signalen basieren. Sieb & Meyer hat in allen Frequenzumrichtern und Servoverstärkern der Serie SD2x die Funktion Lastindikator standardmäßig integriert. Belastungsveränderungen werden damit sicher erkannt.

Torsten Blankenburg, CTO Sieb & Meyer AG, über den Lastindikator in Frequenzumrichtern

Die Besonderheit liegt nicht nur darin, dass der Lastindikator serienmäßig in unseren Geräten der SD2x-Serie integriert ist“, erläutert Rolf Gerhardt, Leiter Vertrieb Antriebselektronik bei Sieb & Meyer. „Ein zusätzlicher Mehrwert für den Anwender ergibt sich aus der Tatsache, dass die Funktion auf einer hochgenauen und dynamischen Strommessung basiert. Das ist auf dem Markt eher eine Seltenheit.“ Hintergrund: Standard-Frequenzumrichter sind nicht für High-Speed-Aufgaben optimiert, daher setzen Hersteller zumeist einfache Techniken für die Strommessung ein. Darunter leiden jedoch Dynamik und Schnelligkeit von Funktionen wie dem Lastindikator, die auf den abgeleiteten Signalen basieren. Zudem wird in Standardumrichtern häufig nur der Motorstrom in Summe gemessen und bewertet. Das ist irreführend, weil der Motorstrom sowohl aus induktiven als auch drehmomentbildenden Bestandteilen besteht. Für die Erkennung von Lasten interessiert jedoch nur der drehmomentbildende Anteil. Gerade im Kleinlast- oder Teillastbereich können hohe induktive Stromanteile auftreten, so dass kleine Lastsprünge im Gesamtsignal nicht mehr erkennbar sind.

Lastindikator erkennt kleinste Laständerungen

Beim Lastindikator der Frequenzumrichter und Servoverstärker der Serie SD2x ist das anders. Diese Funktion wertet ausschließlich den drehmomentbildenden Anteil des Motorstroms aus und kann damit selbst kleinste Änderungen sicher erkennen. Zudem lassen sich über spezielle Software-Funktionen langsame Änderungen im Strom ausfiltern. Dazu zählen z.B. thermische Abweichungen, die Lager- und Statorverluste beeinflussen. „Unser Spezialgebiet sind Hochgeschwindigkeitsanwendungen, bei denen eine schnelle und genaue Messung unabdingbar ist. Deshalb haben wir unseren Last-indikator so konzipiert, dass er außergewöhnlich dynamisch und vor allem hochpräzise arbeitet“, betont Gerhardt. „Die hohe Sensibilität der Funktion ist anhand von Oszillogrammen eindrucksvoll nachvollziehbar.“ So erkennt der Lastindikator sogar einen Bohrhub, der mit einem Bohrer der Stärke 0,2 mmm durchgeführt wurde – im vorliegenden Szenario entspricht das einer Laständerung von gerade einmal 1 % des Nennmoments der antreibenden Bohrspindel. Der Motorstrom zeigt im Oszillogramm hingegen keine Änderung und ist somit auch keine Basis für eine qualitativ ausreichende Bewertung.

Welche Schlüsse lassen sich nun aus den Laständerungen des Motors ziehen, die der Lastindikator mit großer Genauigkeit festgestellt hat? Anwender können damit u.a. den Zustand der jeweiligen Maschine bewerten: Tritt eine beim Bearbeitungsvorgang zu erwartende Stromveränderung nicht ein, ist ein Werkzeugbruch wahrscheinlich. Der Anwender kann dann die Maschine sofort stoppen und somit weitere Schäden verhindern. Dank des Lastindikators lässt sich aber auch ein Verschleiß der Werkzeuge erkennen. Ist eine vorab eingelesene Belastungsschwelle erreicht, erfolgt eine Mitteilung und das betreffende Werkzeug kann kurzfristig ausgetauscht werden.

Bearbeitungsvorschübe flexibel anpassen

Bei den Frequenzumrichtern und Servoverstärkern der Serie SD2x kann der Lastindikator aber auch das Berühren von Werkzeug mit Werkstück („Anfunken“) erkennen – ein Prozess, der zum Beispiel beim Schleifvorgang häufig vorkommt und ein sofortiges Reduzieren des Bearbeitungsvorschubs erforderlich macht. Meist wird dies durch teure Körperschallsensoren realisiert. Der Lastindikator kann in vielen Fällen diese Funktion übernehmen. Nicht zuletzt lassen sich mithilfe des Ausgangssignals des Lastindikators Bearbeitungsvorschübe flexibel anpassen. Das ist immer dann hilfreich, wenn Werkstücke mit unterschiedlichen Materialdichten bearbeitet werden sollen. Um sich den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten anpassen zu können, verfügt der Lastindikator über verschiedene Modi mit einstellbaren Parametern. Anwender profitieren zudem von einer einfach zu bedienenden Oszilloskop-Funktion, die auch auf übergeordneten Steuerungen installiert werden kann. kf

www.sieb-meyer.de

Weitere Informationen zu den Frequenzumrichtern von Sieb & Meyer:
http://hier.pro/UcIjt

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