Robustheit bei SINUMERIK

SINUMERIK CNC-Ausrüstungspakete – Robustheit an erster Stelle

Hochdynamische Achsbewegungen unter Last für hochpräzise Werkstücke, maximale Spindelleistung für ein größtmögliches Spanvolumen: Spanende Bearbeitung ist pure Schwerstarbeit für Motoren und Antriebe einer Werkzeugmaschine – erst recht in rauen Industrieumgebungen und in tropischem Klima. Darum müssen CNC-Ausrüstungen extrem robust sein. Als weltweit aktiver Maschinenausrüster der ersten Stunde kennt Siemens dieses Umfeld von Anbeginn an – und maximiert seit Jahrzehnten die Robustheit der CNC-Ausrüstungen in einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess.   

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Design for Quality

Robuste Motoren, Antriebe und Steuerungsgeräte für die spanende Fertigung

Die Robustheit der CNC-Ausstattung prägt die Verfügbarkeit von Werkzeugmaschinen. Im Fokus der kontinuierlichen Robustheitssteigerung stehen für Siemens ...

  • die Leistungselektronik der Antriebe sowie
  • die Vorschub- und Hauptspindelmotoren.

Deren Design ist auf extreme Einsatzbedingungen ausgerichtet.

 

 

Stressfaktoren Klima, Luftverschmutzung, ...

Zum Beispiel die Leistungselektronik im Schaltschrank: In tropischen Regionen sind sie hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Häufig kommen sehr kalt eingestellte Klimageräte hinzu - das bewirkt dann eine starke Betauung. In Verbindung mit Luftverschmutzung, z. B. durch Staub, Pollen oder Ölnebel werden die Antriebskomponenten klimatisch auf das Äußerste gestresst. 

... Versorgungsnetz, Kühl- und Schmiermedien  

Die in tropischen Gebieten häufigen Spannungs- und Frequenzschwankungen im Energieversorgungsnetz und die teils undefinierten Erdungsverhältnisse sind eine weitere Herausforderung, speziell für die Ein-/Rückspeisemodule der Antriebe.

 

Vorschub- und Hauptspindelmotoren samt ihrer Verkabelung müssen gegen Feuchtigkeit und aggressive Kühl-Schmierstoffe resistent sein. Solchen kritischen Stoffen ausgesetzt sind häufig auch die Touch-Bedientafeln der CNC-Steuerung – trotzdem müssen sie zuverlässig bedienbar sein. 

Entwickelt für "Worst case"-Szenarien

Der Betrieb unter solchen „Worst case“-Szenarien ist eine grundlegende Vorgabe für die Hardwareentwicklung. So gelten für Antriebselektronik, Spindel- und Vorschubmotoren und auch für die CNC-Elektronik hohe Qualitätsvorgaben: Baugruppen für CNCs der Reihe Sinumerik 828D müssen zum Beispiel komplett ohne Verschleißteile (wie z. B. Lüfter) auskommen, und auch auf Pufferbatterien wird durch die Nutzung modernster Speichertechnologie inzwischen verzichtet.

Systemtests unter realitätsgetreuen Bedingungen

Ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung der CNC-Ausrüstung sind die Systemtests. Diese Systemtests werden grundsätzlich auch unter realen, möglichst herausfordernden Einsatzbedingungen durchgeführt – realitäts- und praxisgerecht im Shopfloor von Maschinenbetreibern. Ihre Ergebnisse fließen in die kontinuierliche Verbesserung ein – für maximale Robustheit der Antriebs- und Steuerungstechnik.

Production for Quality

Zum “Design for Quality” kommt “Production for Quality” hinzu. Ein erster wichtiger Schritt dabei ist die konsequente Zertifizierung aller Lieferanten. Hier wird nichts dem Zufall überlassen. Jedes Zulieferteil muss den hohen Anforderungen gerecht werden. 

Anspruchssvolle Pilotanwendungen und serienbegleitende Lasttest 

Bevor neue Komponenten überhaupt zur Serienproduktion freigegeben werden, müssen sie sich unter realen Einsatzbedingungen bewähren. Dazu arbeiten wir mit Pilotkunden zusammen, deren Fertigung möglichst herausfordernde Umgebungsbedingungen repräsentiert.

 

Während der Herstellung wird die Leistungselektronik der Antriebe konsequent serienbegleitenden Lasttests unterzogen, vergleichbar zum realen Einsatz in der Maschine.

 

Durch diese Maßnahme werden Frühausfälle beim späteren Einsatz in den Maschinen weitestgehend ausgeschlossen.

 

 

Kontinuierlicher Qualitätsverbesserungsprozess

Das auf Qualität und Robustheit ausgerichtete Design der Komponenten und die Qualitätssicherung in der Fertigung werden durch weitere Maßnahmen unterstützt und ergänzt: Sie sind eingebettet in einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess.  

Gezielte Suche nach verbleibenden Verbesserungsmöglichkeiten

Sensorkunden, Rückläufer-Begutachtung, "Fahrtenschreiber" und der Einsatz in eigenen Werken

Die Qualität der im Feld installierten Ausrüstungskomponenten wird gemeinsam mit großen, weltweit agierenden „Sensorkunden“ permanent verfolgt und ausgewertet. Fällt hier eine Komponente aus, wird jeder Rückläufer befundet - bei qualitätssensitiven Baugruppen sogar bis auf Bauteilebene. Dabei hilft, dass Elektronikmodule mit einer Art „Fahrtenschreiber“ ausgestattet sind: Betriebszustände und Fehlermeldungen werden hier dauerhaft gespeichert. Auch diese Daten werden konsequent ausgewertet, um die Robustheit der Ausrüstungskomponenten und die Qualität ihrer Fertigung immer weiter zu verbessern.

 

Siemens ist nicht nur Hersteller von CNC-Ausrüstungen, sondern in den eigenen Werken selbst auch Anwender von Werkzeugmaschinen. Von daher ist Qualitätssicherung integraler Teil aller Stufen des Produktlebenszyklus unserer Komponenten – von der Entwicklung über die Fertigung bis zum produktiven Einsatz der Produkte – und darüber hinaus.

 

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