Werkzeugmaschinen 1&2

Vorteile:

• hohe statische und dynamische Steifigkeit
• hohe Dynamik
• hohe Lebensdauer
• Spielfrei

Nachteile:

• vergleichsweise niedriger Wirkungsgrad
• erhöhte Verlustleistung und Wärmeentwicklung
• hohe Kosten verglichen zu Spindel/Mutter

• Zahnstange/Ritzel
• Spindel/Mutter
• Kurbelgetriebe

• WG = Wave Gernerator
• FS = Flexspline
• CS = Circular Spline

Eigenschaften:

• Spielfrei
• hohe Drehmomentkapazität
• kompakte Bauform
• hohe Torsionssteifigkeit
• hoher Wirkungsgrad

• starre Drehmomentübertragung
• Montageerleichterung
• Schlatbarkeit
• Überlastschutz
• Ausgleich von Wellenverlagerungen

Weginformationen -> Maschinenkoordinaten/Weltkoordinaten

Schaltinformationen -> Ablaufinformation (Vorschub Ein)/Technologieinformation (N=500 1/min)

SPS -> steuerung von Abläufen

NC -> steuerung von Achsen

• Mechanisch -> Verschleis
• Induktiv -> reagiert nur auf Metalle
• Kapazitiv -> reagiert vorwiegend auf Nichtmetalle
• Optisch -> anfällig gegen Schmutz
• Akustisch -> Einsatz bei Verschmutzung

• elektrisch
• pneumatisch

Hard-SPS:

• Geschlossenes System 
• Proprietäre Hard- und Software 
• Auf Prozesssteuerung optimierte Betriebssoftware

Soft-SPS:

• PC als Basishardware 
• I/O als Schnittstellenkarten 
• SPS- und andere Steuerprogramme laufen als Echtzeit-Task 
• Möglichkeit, Windows als Leerlauf-Task zu nutzen 

Vorteile 

• PC als Grundlage der technischen Funktionen 
• Netzwerkfähigkeit des PCs erlaubt einfache Anbindung an übergeordnete Managementsysteme 
• Windows-Plattform für HMI 

Nachteile 

• Verfügbarkeit und Kompatibilität von Software Komponenten in der Zukunft 
• Harte Echtzeit schwer zu erreichen 
• Probleme, Ersatzteile zu beschaffen auf Grund kurzlebiger PC- Komponenten 

Die Zeit, die benötigt wird um 1000 SPS-Befehle durchzuführen.

Größenordnung 0,1-35ms/1K-Anweisungen

• Kontaktplan (KOP) 

siehe Bild

• Anweisungsliste (AWL)

LD  E1

U    E2

=     A1

• Strukturierter Text (ST)

A1 := E1 AND E2

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• maschinenlesbare Datenträger
• beschreibbare Datenträger ausreichnder Größe und Geschwindigkeit
• elektrische Meßsysteme hoher Auflösung und Reproduzierbarkeit
• elektrisch regelbare Antriebe hoher Leistung und Dynamik

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fehlererkennend

• Abschaltung im Fehlerfall
• für sicherheitsrelevante, unterbrechbare Prozesse
• Bsp: Signalanlagen, Arbeitsschutzeinrichtungen

fehlertolerant

• Weiterbetrieb mit eingeschränkter Redundanz
• für sicherheitskritische, nicht unterbrechbare Prozesse
• Bsp: Flugzeuge, Sateliten, Nuklearanlagen

Programmieren der Werkstückkontur, Steuerung kennt Werkzeugdurchmesser und errechnet sich selbstständig den Verfahrweg

Zustellung wird bei bekannter Endkontur und maximaler Zustelltiefe automatisch aufgeteilt

•  herstellerneutral -> unabhängig von Interessen eines bestimmten Herstellers 
• durch Konsens getragen -> organisiert von Herstellern und Anwendern 
• auf Standards basieren -> weite Verbreitung in Form von Standarts 
• frei verfügbar -> für jeden Interessenten ohne Kosten 

• zusammenwirken   => standardisierte Semantik von Variablen, einheitliche Verhaltensmodelle und Kommunikationsmechanismen 
• portierbar => einzelne Systemkomponenten sind auf ver- schiedenen Plattformen lauffähig 
• erweiterbar => Vergrößern oder Verkleinern der Funktionalität eines Systems durch Einschränken oder Erweitern einzelner Komponenten 
• austauschbar => Ersetzen einer Komponente durch eine an- dere bzgl. Ihrer Fähigkeit, Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit 

• Analyse des Geschwindigkeitsverlaufs von mehreren Sätzen
• Geschwindigkeitsanpassung an den Satzübergängen
• Reduktion des Rucks
• Höhere Vorschübe

• Achsgeschwindigkeit am Satzbegin und -ende jeweils 0
• Starke Beschleunigungs- und Bremsvorgänge
• Erzeugung von Schwingungen und Ruck
• Begrenzung des Vorschubs
• Abhilfe: vorausschauende Interpolation

• Approximation einer Kontur durch Splines
• geringe Anzahl von Stützstellen -> weniger Sätze
• kontinuirlicher Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverlauf
• höhere Ausführgeschwindigkeit
• bessere Dynamik
• größere Vorschübe

• Gute Dynamik (Zeitkonstanten 10-30ms)
• Ausregeln von Störgrößen (zB. Bearbeitungskräfte)
• Verzerrungsfreue Signalübertragung (gute Dämpfung, kein Überschwingen)
• Anpassbarkeit an das Gesamtsystem (Abstimmung auf andere Achsen)
• Hohe Steifigkeit

• Geschwindigkeitsverstärkung K_v
• Kennkreisfrequenz (Eigenfrequenz)  ω₀ 
• Grenzfrequenz  f_g 
• Dämpfungsgrad  D 

• Konstruktive Maßnahmen -> Einsatz moderner, leistungsstarker Antriebe
• Regelungstechnische Maßnahmen -> Parameteroptimierung
• Steuerungstechnische Maßnahmen -> Vorsteuerungsverfahren

• Schleppfehler: Differnz zwischen vorgegebenen Sollwert und realem Istwert einer Achse
• Abhilfe: erhöhung von K_v verringer den Schleppfehler, zu hohes K_v führt aber zu Überschwingen
• Wichtig: Schleppfehler sollte bei allen Achsen möglichst gleich sein -> keine Geometriefehler

• SERielles Echtzeit Communikations System zur Ansteuerung von Achsantrieben
• Serielles Bussystem auf Lichtwellenleiter-Basis (LWL)
• max Länge zwischen zwei Teilnehmern: bis 40m
• Datenübertragunsrate 2MBits/s

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Vorteile:

• mehr Transparenz der Produktion ( z.B. auch für ISO 9000 wichtig)  
• Kosteneinsparung
• hohe Sicherheit gegen fehlerhafte Eingaben  
• verbesserte Termintreue durch rechtzeitiges Erkennen von Problemen  
• Verkürzung der Durchlaufzeiten 

ABER:

• Schlüsselsysteme evtl. vorher überarbeiten  
• rechtliche Konsequenzen rechtzeitig überdenken (BetrVerfg, BDatSchg)  
• BDE als Baustein mit offenen Schnittstellen planen  
• auf Auswahl kompetenter Anbieter achten  
• die Mitarbeiter möglichst früh in den Auswahlprozess mit einbeziehen  
• effiziente Notorganisation frühzeitig einplanen 

• Werkzeugdatenverwaltung -> Werkzeugvoreinstellung/Standzeitüberwachung
• Maschinen und Betriebsdatenerfassung -> Erfassen und Protokollieren von Meldungen
• Auftragsverwaltung -> Auftragsfortschrittüberwachung
• Belegungsplan -> Maschinenbelegung
• Materialflußsteuerung -> Verwaltung von Arbeitsvorgängen

• Übersetzungsverhältnis bei Hauptantrieben 0,5 < i < 4 (möglichst nah bei 1)
• Möglichst wenig, möglichst kleine Zahnradpaare 
• Grenzzähnezahl z_min=14, Σz möglichst klein 
• Drehzahlbereich einer Welle möglichst klein wählen 
• Bei Mehrwellengetrieben (>2) größte Teilstufenzahl am Getriebeanfang