Anzeige mav Innovationsforum 2022 ▶ IIOT: ZERSPANUNGSPROZESSE AN WERKZEUGMASCHINEN MIT DATEN VERBESSERN Maschinen-Spindeln werden digital und intelligent Mehr Leistung dank digitaler Spindeln und Industrie 4.0: GMN Paul Müller Industrie hat sein Embedded System IDEA-4S zur Industriereife gebracht. Mit der leicht integrierbaren Komponente können Werkzeugmaschinen-Spindeln und Motoren relevante Informationen erheben, anreichern und interpretieren. IDEA-4S ist ein Embedded System, welches sich problemlos in Spindeln und Motoren einbauen lässt Über GMN Der Maschinenbauer GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co. KG ist ein 1908 gegründetes und heute in vierter Generation geführtes Familienunternehmen. Rund 470 Mitarbeiter entwickeln und produzieren ausschließlich am Unternehmenssitz in Nürnberg Hochpräzisionskugellager und -lagersysteme, Maschinenspindeln, elektrische Antriebe, Klemmkörperfreiläufe sowie berührungslose Dichtungen. Die Exportquote von GMN beläuft sich auf rund 45 Prozent, das Unternehmen liefert seine Produkte an Abnehmer in der ganzen Welt. Diese stammen aus einer Vielzahl von Branchen, hervorzuheben sind der Maschinenbau, der Modell- und Fahrzeugbau sowie die Luft- und Raumfahrttechnik. Vertrieb und Service gewährleistet GMN über ein weltweites Netz von Vertretungen und Niederlassungen. Bild: GMN Der Autor Dr. Jens Falker Leiter Engineering Spindeltechnik bei GMN Die Abkürzung IDEA-4S bedeutet „Integrierte Datenerfassung und Auswertung für Spindeln“. Sie beschreibt, was Anwender von dieser Informationstechnologie erwarten können: die IIoT-Anbindung und Digitalisierung ihrer Spindeln und Motoren. Damit treibt GMN Industrie 4.0 in der Produktion weiter voran. Das Embedded System ermittelt eine Auswahl wichtiger Spindeldaten auf einfache Weise, bewertet sie und stellt sie mittels bidirektionaler Signale über IO-Link für einen Austausch und die Kommunikation in Produktionsnetzwerken bereit. Dank dieser Schnittstelle lässt es sich unabhängig von Feldbussystemen und damit universell für alle Steuerungen einsetzen. Außerdem wird eine nahtlose Anbindung in IloT-Infrastrukturen möglich, ohne die Performance der Steuerung zu belasten. Bisher kommunizieren die meisten Spindeln ausschließlich unidirektional mit der Steuerung, also mit der nächsten Stufe der klassischen Automatisierungspyramide. Für eine vernetzte Fertigung und eine umfassende Automation müssen diese Spindeln künftig in der Lage sein, mit sämtlichen Ebenen eines Produktionsnetzwerks bidirektional zu kommunizieren, mit anderen Worten: IIoT-ready sein. Nur wichtige Daten Insgesamt verarbeitet das System Signale von bis zu neun Sensoren. Dazu gehören Prozesswerte wie die Lager- und Kühlmitteltemperatur, die Drehzahl und der Spannzustand sowie Schwingungen und Verlagerungen. Informationen über Drehzahl und Motortemperatur werden weiterhin zusätzlich konventionell direkt an der Maschinensteuerung zur Verfügung gestellt. Die an der Antriebseinheit automatisiert und regelmäßig erhobenen Rohdaten kontextualisiert und bewertet IDEA-4S. Zuerst trifft es eine Auswahl, welche Sensordaten wichtig sind. Anschließend stellt es die gewonnenen Signale miteinander in Zusammenhang und interpretiert sie. Dieses Vorgehen verringert die Datenmenge und leitet an den Kunden nur die für seine Spindel wichtigen Informationen weiter. IDEA-4S und mit ihm der Nutzer profitiert dabei von der mehr als 100-jährigen Erfahrung von GMN 58 April 2022
Anzeige mav Innovationsforum 2022 Bild: GMN als marktführender Hersteller von Hochleistungsspindeln mit mehreren Hunderttausend eingesetzten Spindeln. In der Praxis bedeutet das zum Beispiel, dass das System dem Anwender auf Anhieb erklärt, was unterschiedliche Anstiege von Kühl- und Lagertemperatur bei bestimmten Drehzahlen bedeuten. IDEA-4S beantwortet darüber hinaus sofort die Frage, ob und wie die Antriebseinheit darauf reagieren sollte. Während des Dauerbetriebs erhält der Anwender also Hinweise, wie er seine Spindel und seinen Motor bestmöglich nutzen kann. Damit sind auch Verbesserungen in der Performance möglich. IDEA-4S erlaubt den Kunden neben der Performance-Steigerung auch geringere Kosten und eine höhere Fertigungsqualität. Dank genormter digitaler Schnittstelle und Plug-and-Play wird außerdem die Inbetriebnahme vereinfacht. Die Identifikation der Spindel anhand des digitalen Typenschildes ermöglicht außerdem die automatisierte Verknüpfung mit Produktdaten wie Datenblättern, Einstelldaten, Modelldaten und Prüfdaten. Das vereinfacht das tägliche Arbeiten mit der Spindel. Neue Digitalservices Rückseite einer Spindel mit integriertem IDEA-4S testgehend vermieden werden. Deshalb sind beispielsweise neue Gewährleistungs-Modelle möglich. Herstellerkooperation IDEA-4S ist der ERSTE Schritt auf dem Weg zu einer digitalen Infrastruktur, die die Zerspanung verbessert. Denn sie ermöglicht die Digitalisierung der Spindel, indem sie Informationen erhebt und digitali- siert und eine bidirektionale Kommunikation zwischen Werkzeugmaschine und Spindel ermöglicht. Der ZWEITE Schritt muss nun darin bestehen, dass die Hersteller von Spindeln, Werkzeugmaschinen und Werkzeugen zusammenarbeiten. Ziel der Kollaboration ist, das Wissen, das die Beteiligten jeweils in ihrem Bereich exklusiv besitzen, untereinander auszutauschen. Damit können sie gemeinsam für den Kunden digitale Lösungen entwickeln, die die Zerspanung für alle ■ Nutzer deutlich verbessert. GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co. KG www.gmn.de Mittel- bis langfristig ist zudem denkbar, dass die Innovation hilft, neue digitale Dienstleistungen wie umfassende Remote-Analysen oder Remote-Zugriffsmöglichkeiten zu ermöglichen. Da dank IDEA-4S das Nutzungsverhalten der Spindel umfassend nachvollziehbar und optimierbar ist und es Diagnosen vereinfacht, können Ausfälle wei- IDEA-4S ermittelt Daten auf einfache Weise, bereitet sie auf, überwacht sie und stellt sie mittels bidirektionaler Signale über digitale Schnittstellen für den Austausch und die Kommunikation in Produktionsnetzwerken bereit Bild: GMN April 2022 59
