Beispiel 2: Parametersatz- verwaltung
Großen praktischen Nutzen hat auch die Parametersatzverwaltung direkt im Antrieb. Im Speichermodul des Reglers (inkl. SD-Card) lassen sich bis zu 16 werkzeugbezogene Parametersätze hinterlegen. Dies ermöglicht eine schnelle und reibungslose Parametersatzumschaltung bei Werkzeugwechseln. Aufgrund der unterschiedlichen Massen und Formen von Werkzeugen wie Sägeblatt, Gewindeschneider, Bohrer oder Fräser ist es sinnvoll, einen werkzeugabhängigen Parametersatz zu hinterlegen und auszuwählen. Auf diese Weise erhält die Antriebsregelung für jedes Werkzeug stets die richtigen Reglerparameter für Dynamik und Energieverbrauch. Hierdurch sind Maschinen gut gerüstet für die oft sehr kurzen Werkzeugwechselzeiten bzw. Span-zu-Span-Zeiten, die bei modernen Bearbeitungszentren schon einmal unter 3s liegen können. Im Servicefall kann ein Regler mithilfe des Speichermoduls einfach und schnell getauscht werden.
Beispiel 3: Torque-Level-Trigger
Für einen Hersteller von Bearbeitungszentren hat Ferrocontrol eine spezifische Torque-Level-Trigger-Funktion entwickelt, die dabei hilft, Fehlbestückung oder Werkzeugbruch zu erkennen. Leerfahrten werden so vermieden und Bearbeitungsdauern gesenkt. Durch die Funktion kann ohne zusätzliche Sensorik oder Messtechnik die Höhe des Werkstücks sehr genau ermittelt und die Eindringtiefe des Werkzeugs gemessen werden. Beim Eintauchen des Fräsers in das Material tritt eine kleine Drehmomentspitze auf, die sich messen lässt. Das damit verbundene elektrische Signal ist allerdings äußerst fein und muss daher aufwendig gefiltert und analysiert werden. Anschließend lässt sich dieses Signal als Triggerimpuls verwenden (Bild 4). Diese Sonderfunktion kann somit vielfältig bei Fräsapplikationen eingesetzt werden.
Beispiel 4: Hochfrequenzspindeln
Klassisch wird eine Werkzeugspindel auf zwei unterschiedliche Arten betrieben: Im Bereich kleiner Drehzahlen (<6.000min-1 ) für Anwendungen wie Gewindeschneiden, Sägen oder Bohren wird die Spindel geregelt betrieben, während der Antrieb im Bereich hoher Drehzahlen (>12.000min-1) für Anwendungen wie Fräsen oder Schlichten (Bild 5) meistens gesteuert betrieben wird. Bei der gesteuerten Betriebsart wird nach einer FU-Kennlinie immer so viel Energie in den Motor gespeist, dass das Kippmoment möglichst hoch liegt. Wird dieses Drehmoment am Werkzeug nicht benötigt, so wird der Motor nur unnötig erwärmt und es geht viel Energie ungenutzt verloren. Im geregelten Betrieb wird hingegen nur so viel Energie in den Motor eingespeist, wie tatsächlich am Werkstück benötigt wird. Deshalb ist es sinnvoll, die Werkzeugspindel über den gesamten Drehzahlbereich geregelt zu betreiben. Der Servoregler E°Darc C kann hierzu mit einem Modul für Hochfrequenzspindeln bestückt werden, das zusätzliche Funktionen wie Feldschwächung, Übermodulation und geeignete Beobachterstrukturen für die Flussbestimmung enthält. Es ermöglicht einen geregelten Betrieb von synchronen und asynchronen Spindelmotoren mit bis zu 20.000min-1, sodass der Motor somit möglichst verschleißarm und energieeffizient betrieben werden kann. Auch Lastsprünge durch variierende Werkstückstärken und Vorschübe können mit nur sehr geringen Drehzahlabweichungen ausgeregelt werden. Dadurch lässt sich die Bearbeitungsqualität der Werkstücke erheblich verbessern.
