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Siemens - Zeitgemäße Steuerungspalette


Siemens unterstreicht breiten CNC-Anspruch: rundet Steuerungs-Palette weiter nach unten ab, ergänzt Leis-tungs-Offerte nach oben, verbes- sert Linear- und Spindel-Antriebe Sofern sie in allen Kriterien einer Disziplin wirklich top sind, haben Allrounder sicher die besten Chancen, vor allen andren ins Ziel zu kommen - das gilt für den Sport ebenso wie etwa für die Steuerungs- und Antriebs-Technik.

Aber das bedeutet eben auch, sich jeweils mit ausgesprochenen Spezialisten messen zu müssen - da heisst es denn, immer schön beweglich zu bleiben. Mit ihrer A&D-Division sieht sich die Siemens AG in grad dieser Situation: zwar bietet kein Wettbewerber ein so breites Programm, aber Heidenhain einer- und Indramat andrerseits machen es den Erlangern nicht eben leicht - und so forcieren sie sich wohl auch deshalb selbst, ihre Steuerungs-Palette zeitgemäss nach unten wie nach oben zu ergänzen und auch bei der Antriebs- Entwicklung nicht nachzulassen.


Der Name sei Programm: ,Motion Control’ - die Bezeichnung für das Geschäftsgebiet Antriebe und Steuerungen der Siemens AG - benenne nicht allein die Aufgaben, sondern widerspiegele auch die Attitüde, mit der sie gelöst würden, meint Helmuth Gatti als der zuständige Vertriebsleiter Europa: ,,Wenn wir in unserem Metier Spitze sein und bleiben wollen, müssen wir ebenso aufmerksam wie beweglich auf die Anforderungen des Marktes reagieren, wie wir auch selbst genau zu wissen haben, welche Richtung die Entwicklung nimmt." Dazu zählt etwa die (durchaus frühe) Einsicht, dass namentlich die Auto- und Flugzeug-Industrie voll auf offene CNC- und Antriebs-Systeme setze und geschlossene immer weniger akzeptiere. Vor nunmehr zehn Jahren begann Siemens, sie zunächst mit der ,Sinumerik 840’ für noch analoge Antriebe einzuführen und setzte mit der ,840D’ für digitale Antriebe nach. Das war nicht ohne Wagnis - brach Siemens doch damit mit der Vergangenheit: die Kompatibilität ging verloren. Doch die mutige Entscheidung wurde belohnt; freut sich Gatti: ,,Hier auf der diesjährigen Metav in Düsseldorf waren über 30 Prozent mehr der ausgestellten Werkzeugmaschinen mit einer Siemens-Steuerung ausgerüstet als noch vor zwei Jahren", und resümiert: ,,Wir ernten jetzt, was wir vor zehn Jahren begonnen haben zu säen", und konkretisiert: ,,Von unserem Konzept der Offenheit und Durchgängigkeit profitieren sowohl unsere Kunden als auch wir - denn über das Standard-Betriebssystem können wir etwa bewährte und anerkannte Software-Tools von Dritten integrieren und müssen nicht alles selber entwickeln", und stellt fest: ,,Das macht uns flexibel und unsere Offerte äusserst attraktiv." Genügte es bislang, neben möglichst komfortabler NC-Funktionalität DNC-, MDE- und BDE-Software auf die Steuerung zu portieren, verlangen fortschrittliche Unternehmen (namentlich die Autobauer)
nun volle auch externe Daten-Durchgängigkeit mit der Möglichkeit zu Fern-Diagnose und sogar zum Fern-Service sowie zur uneingechränkten Bild-Übertragung, wobei diesen Part der vollen Informations-Präsenz nicht jede CNC bieten muss, sondern (etwa in einer Fertigungs-Insel) sehr wohl auch ein Server inform eines PCs mit (Flach-) Bildschirm übernehmen kann. So oder so bedeutet das allerdings entsprechende Internet-Fähigkeit der adaptierten CNCs sowie die passende Software. ,,Ziel ist doch, die NC-Nutzungsquote der Fertigungsmittel zu steigern und also Rüst- und Einricht-Verluste, Leerlauf und auch nur Kurz-Stillstände, verringerte Takt-Geschwindigkeit, Anlauf- und Qualitäts-Probleme so früh wie nur möglich zu erkennen und so schnell wie nur möglich beheben zu können", referiert Gatti. Da auf jederzeit rasche Reaktion des Operators zu setzen, hiesse, ihn zu überfordern; deshalb lässt Siemens im Fall des Falles durch ,IT-Solution’ die CNC selbst agieren: ,EMail-Client’ und ,WinTPM’ (das steht für Total Productive Maintenance) melden im Störfall dem Service-Partner oder dem WZM-Hersteller per Internet alle relevanten Daten, die nötig sind, den Fehler zu beheben. Ergänzt Gatti: ,,Und vorort erinnert ,WinTPM’ zudem auf dem CNC-Display rechtzeitig an durchzuführende Reinigungs-, Inspektions-, Wartungs- oder Instandsetzungs-Aufgaben", und prognostiziert kühn: ,,Bei konsequentem Einsatz des Software-Moduls kann die Effektivität auch komplexer Fertigungsmittel sogar bis hin zur Null-Fehler- und Null-Störungs-Produktion maximiert werden." Nun ja: wer weniger als denkbar möglich erwartet, bekommt mit absoluter Sicherheit auch weniger - und deshalb wollen wir denn seine vollmundige Aussage auch erst gar nicht skeptisch kommentieren... Aber der PC übernimmt bei CNCs nicht allein der gewünschten Internet-Tauglichkeit der Steuerungen wegen immer mehr Funktionen: die gleichfalls zur Metav präsentierte ,Sinumerik 840Di’ als erstmals vollständig pc-integrierte Steuerung geriert sich nun soft- und hardware-seitig noch offener; ihr besonderer Vorteil: die Antriebe und die I/O-Peripherie lassen sich bei ihr schnell dezentral aufbauen. Erläutert Gatti das Konzept: ,,Nicht nur die Be- dien-, sondern auch die NC-Funktionalität läuft bei der ,840Di’ auf dem Prozessor des PCs - und damit entfällt die bei bisherigen Steuerungen notwendige NC-Prozossor-Einheit." Mit andren Worten: wenn bei einer Werkzeug- (oder Produktions-)maschine ohnehin für Bedien-Aufgaben ein PC gebraucht wird, ist die ,840Di’ gewiss die zeitgemäss schlanke Lösung. Lobt Gatti werbend: ,,Die ,Sinumerik 840Di’ besteht weitgehend aus Standard-Komponenten: nämlich Industrie-PC, ,Motion Control Interface’-Karte mit ,Profibus DP’, Windows NT-Betriebssystem samt Applikations-Schnittstellen sowie der vielseitigen ,Sinumerik’-NC-Funktionalität", und erläutert: ,,Ihre daraus resultierende Offenheit in Hard- und Software bietet dem Maschinenbauer also die bei branchen- und kundenspezifischen Anforderungen notwendige Flexibilität auch für weitere Funktionen." Genauso viel zählen aber wohl durch die maschinennahe Installation der Komponenten die weiteren Vorteile: Volumen und Stellfläche des Schaltschranks werden nämlich kleiner, und der Verkabelungs-Aufwand ist auch geringer - oder anders: Invest- und Installations-Kosten werden mit der ,840Di’ reduziert... ...und das ist ja - neben der geforderten Offenheit - vor allem bei umfangreichen Fertigungs-Systemen namentlich für die Automobil-Industrie ein wesentlicher Aspekt; bestätigt Gatti mit stillem Seitenhieb nach Japan: ,,Namentlich sie honoriert solche Merkmale mehr und mehr - da tun sich andre weltweit etablierte Anbieter schon zunehmend schwer." Einen freilich muss er davon ausnehmen - ist es doch der Rexroth Indramat GmbH in jüngster Zeit sehr wohl gelungen, der Siemens AG den einen oder andren grossen Auftrag mittels vorwiegend technischen Argumenten wegzuschnappen; räumt Gatti offen ein: ,,Da entsteht uns im Segment der CNCs für die Serien-Produktion ein durchaus vergleichbarer Wettbewerber." Na, ob er da nicht besser im Perfekt als im Präsens formuliert hätte...? An dieser HighEnd-Front muss die Siemens AG mit ihrem zweiten heimischen Wettbewerber denn eher nicht rechnen - dürfte sich doch wohl die Dr Johannes Heidenhain GmbH wie bisher auf die von ihr initiierten und immer mehr perfektionierten ,Werkstatt’-CNCs beschränken. Freilich: waren es bis vor nicht allzu langer Zeit ,lediglich’ CNC-Aktivitäten für Fräs-Aufgaben (die allerdings durch die Grundig- und Philips-Akquisitionen vor allem quantitativ noch attraktiver wurden), so gehört mit der Übernahme des ehrgeizigen Gildemeister-Steuerungs-Engagements ja auch das Drehen dazu; das macht die Erweiterung nach unten für Siemens nicht eben leichter. Rekapituliert Gatti: ,,Wir haben allzu lange vor allem auf Steuerungen für die Gross-Serien-Fertigung gesetzt und den Markt der CNCs für Werkstätten, JobShops und für den Werkzeug- und Formenbau einfach andren überlassen." Nun - die ,,...andren..." lassen sich getrost auf ,einen’ reduzieren, und der sitzt im Chiemgau und macht es den Erlangern mit seiner auf ihn eingeschworenen End-User-Klientel alles andere als leicht, in diesem Revier zum Schuss zu kommen. Freilich: immerhin als Alternative gilt ,Sinumerik’ da inzwischen und zumeist allemal. Das ist ja schon was. Wobei - für Siemens ist es wohl leichter, bei den WZM-Herstellern die gewünschte Akzeptanz zu finden als bei den -Anwendern. Weiss Gatti: ,,Namentlich bei den Werkstatt-Steuerungen, wo man von der Zeichnung so schnell und so sicher wie nur möglich zum lauffähigen Programm kommen will, ist enorm viel Überzeugungsarbeit nötig." Jeder Tastendruck weniger am CNC-Panel und jede anschaulichere grafische Darstellung am CNC-Display ist da ein Schritt in die oft bemühte richtige Richtung. Da macht sich Gatti nichts vor: ,,Um in diesem Metier Fuss zu fassen, muss man nennenswert und also überzeugend besser sein." Startete Siemens seinerzeit bei der damals noch einseitigen Heidenhain-Dominanz bei Werkstatt-Fräs-CNCs mit der ,ShopMill’-Software und passender -Oberfläche in eben diese Richtung, ergänzten die Erlanger diese Steuerungs-Kategorie nun folgerichtig mit ,ShopTurn’ als dem zugehörigen Dreh-Pendant. Konzipiert ist diese Entwicklung für Einschlitten-NC-Drehmaschinen, bei denen also jeweils nur ein Tool im Schnitt steht; als Hardware-Basis dienen sowohl die ,Sinumerik 810D’ als auch die ,Sinumerik 840D’. Erläutert Gatti die ,ShopTurn’-Merkmale: ,,Aus dem Arbeitsplan heraus kann mit dieser Bedien- und Programmier-Software eine grafische Gesamt-Darstellung des Werkstücks aufgerufen werden, und anhand dieser dynamischen Strich-Grafik lassen sich Programmier-Fehler unmittelbar erkennen und schnell korrigieren, wobei der Clou noch darin liegt, den generierten Arbeitsplan mittels Simulation zu testen." Zudem: während der Simulation ermittelt die Software gleichzeitig die Fertigungsdauer des Drehteils. Betont Gatti: ,,Programmieren, Simulieren und Kalkulieren sind bei ,ShopTurn’ also eins - für jeden JobShop ist das eigentlich unverzichtbar." Immerhin: zwei Jahre nach der Präsentation von ,ShopMill’ wurden bereits mehr als 2000 Fräsmaschinen mit dieser Bedien- und Programmier-Software ausgerüstet, und die Akzeptanz-Kurve zeige immer steiler nach oben. Erwartet Gatti: ,,Mit ,ShopTurn’ rechnen wir mit zumindest gleichem Erfolg", und verspricht: ,,Dass wir da permanent weiterentwickeln, ist wohl selbstverständlich, aber ebenso klar möchten wir machen, dass wir dabei immer der Prämisse folgen, wirklich facharbeiternah zu bleiben - die von ,ShopMill’ gewohnten ,look-and-feel’-Funktionen führen auch bei ,ShopTurn’ so schnell wie nur irgend möglich und sicher zum Start des nächsten Auftrags." Wer nun meint, mit der ,ShopTurn’-Aktivität mache Siemens bei dieser Fertigungstechnik erstmal einen Punkt (schliesslich gibt es ja noch ,ManuellTurn’ zum Zyklus-Drehen und auch noch ,AutoTurn’ als reine WOP-Version...), der täuscht sich: Premiere zur Metav hatte zudem die ,Sinumerik 802’ als Dreier-Familie zwar nicht allein zum Drehen, sondern auch zum Fräsen, aber zumindest hardware-seitig eben noch einen Schritt weiter nach unten (so nach dem Motto, bloss an keinem Ende was anbrennen zu lassen...): Dabei macht diese Initiative sehr wohl Sinn und macht der Siemens AG keine sonderliche Mühe: wurde diese CNC doch explizit für den chinesischen Markt als Einfach-Steuerung zum Drehen und Fräsen entwickelt und wird auch dort gefertigt und arbeitet mit Schrittmotoren. Kommt Gatti zuvor: ,,Dass dieses Konzept nicht so angesehen ist, wissen wir - aber das hängt mit seiner Historie zusammen, als noch Hydraulik als Servo nötig war: in ihr lag der Schwachpunkt.

Heute jedoch arbeiten wir mit rein elektrischen Schrittmotoren - sie sind zuverlässig genau." Primärer Zielmarkt in Europa ist nun gewiss nicht Deutschland - aber aus der Türkei, aus Russland, aus Spanien und sogar aus Italien hat Siemens ernsthafte Anfragen; und in Deutschland und in der Schweiz würde sich anbieten, Schulungs-WZMs damit auszurüsten - schliesslich reduziert sich der Antriebs- und CNC-Invest-Aufwand durch die ,802S’ um glatt 40 Prozent - das ist ja keine Kleinigkeit... Doch der Reihe nach: die erwähnte Version mit Schrittmotoren ist eben die ,802S’ für wirklich einfache Dreh- und Fräsmaschinen - gegenüber konventionellen (also manuellen) WZMs bietet sie bei nur geringem Zusatz-Aufwand mehr Produktivität und weniger Ausschussteile bei zugleich höherer Genauigkeit aufgrund der cnc-immanenten zuverlässigen Reproduktion... ...die nächste Stufe nach oben ist die ,802C’: sie hat eine analoge Antriebs-Schnittstelle und operiert also anstatt mit Schrittmotoren mit analogen Servo-Antrieben und verspricht dadurch neben mehr Dynamik höhere Leistung... ...den Anschluss nach oben ans untere Ende der ,Sinumerik’-Middle-CNCs bietet dann die ,802D’ - wie das Kürzel vermuten lässt, mit digitaler Antriebs-Schnittstelle; bestätigt Gatti: ,,Die ,Sinumerik 802D’ betreibt gleichfalls bis zu vier Achsen plus eine Spindel und kann als Antrieb mit dem Umrichter ,Simodrive 611U’ eingesetzt werden", und ergänzt:
,,Diese CNC vereint alle Steuerungs-, PLC- und Kommunikations-Aufgaben in nur einer Komponente, wobei diese Panel Control Unit aus einem hochwertigen Flach-Display und der erforderlichen CPU-Einheit besteht." Nun: wenn man dann noch erfährt, dass die ,802D’-Hardware zudem eine integrierte ,Profibus’-Schnittstelle für die WZM-Peripherie und die Antriebe enthält, kann man sich wohl leicht denken, dass Siemens mit dieser Entwicklung noch ein bisschen mehr vor hat... ...immerhin lässt sich die ,802D’ sowohl im G-Code mit Zyklen- und Kontur-Unterstützung und wahlweise auch im ISO-Mode programmieren. Hilft Gatti auf die Sprünge: ,,Der Umstieg von einer Wettbewerbs-CNC auf die ,Sinumerik 802D’ ist ganz einfach und geht ganz schnell." Aha... Bei soviel Control läuft Motion wohl Gefahr, zu kurz zu kommen - doch auch hier belegt Siemens, nicht zu schlafen; und obwohl die Antriebe für Fertigungstechniker eher kein Thema sind, hier in Kürze das Wichtigste: Zwar ersparen Linear-Motoren die Umsetzung motorischer Drehmomente in lineare Vorschubkraft, aber dieser Fortschritt ist nicht ohne Nebenwirkung - sorgen doch die Beschleunigungskräfte für Schwingungen und Verformungen: ihnen lässt sich allein mit einer Ruck-Begrenzung begegnen. Der Siemens AG ist es nun gelungen, die unvermeidbare Reaktionskraft in einen Bewegungs-Impuls der Sekundärteil-Masse der Linear-Motoren umzuwandeln, so dass sie das Bett der Werkzeugmaschine nur sehr abgeschwächt erreicht. So ist entweder (noch) höhere Dynamik oder höhere Werkstück-Genauigkeit erreichbar (wichtig etwa beim Unrund-Drehen...). Aber auch die konventionelle Antriebstechnik macht Fortschritte - das belegen die neuen permanentmagnet-erregten Einbaumotoren für Spindel-Antriebe: denn sie können (im Vergleich zur asynchronen Motorentechnik) bei gleichem Aktivteil-Volumen und gleichen Aktivteil-Temperaturen bedeutend mehr Drehmoment erzeugen. Quantifiziert Gatti: ,,Messungen bei durchaus moderaten Maximal-Drehzahlen belegen ein bis zu 60 Prozent höheres Drehmoment", und erläutert: ,,Also insgesamt verringert sich damit die Hochlaufzeit des Motors nennenswert, und das führt zu reduzierten Teile-Bearbeitungszeiten und somit zu höherer Produktivität." Das jedoch ist nicht alles: so arbeitet der Rotor dieser Einbaumotoren weitgehend verlustfrei - er bleibt kalt, und somit werden Spindelwelle und Lagerung nicht aufgeheizt. Folgert Gatti: ,,Da gibt es kein thermisches Wachsen der Spindel, und die Teile-Genauigkeit wird verbessert." Wer wollte sich darüber nicht freuen... Aber Gatti wäre nicht Vertriebsleiter Europa der Siemens AG für die Motion Control-Division, würde er nicht mit berechtigtem Stolz noch darauf verweisen, dass mittlerweile gut 75 Prozent aller Stab-Kinematik-WZMs mit Antrieben und Steuerungen von Siemens arbeiten und dass die komplexen Algorithmen für sie wesentlich aus Erlangen kommen: ,,Damit beweisen wir wohl eindeutig, dass wir auch schwierigste Antriebs- und Steuerungs-Aufgaben beherrschen." Wohl wahr - und umso mehr erfreulich ist, dass die Erlanger sich ja auch für die vermeintlich einfachen Werkstatt-CNCs offen und ihren Anforderungen durchaus gewachsen zeigen...

http://www.ad.siemens.de/mc/html_00/branches/index.htm


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