Wen das nicht abschreckt: in ca. 1 1/2 Stunden kann man den Stecker fachgerecht einbauen.

Werkzeug

Bevor es los gehen kann hier eine kleine Übersicht über das benötigte Werkzeug.

• Schraubendreher flach
• Seitenschneider
• Kabelmesser
• Abmantel-Werkzeug
• Abisolierzange
• Imbus 5er
• Starker Lötkolben und Lot

Steckergehäuse

Folgende Bestandteile sollten sich im Liederumfang der Spindel bzw. des Steckers befinden.

• Kabelverschraubungen
• Deckelplatte
• Hinterer Gehäuseteil
• Vorder Gehäuseteil
• Zwei Pin-Einsätze
• O-Ring Dichtung
• Imbusschraube 5
• Tüte mit großen und kleinen Pins/Kontakten

Je nach Modell (mit/ohne Encoder) bleibt der mittlere Anschlussplatz frei.

1. Entmanteln und Abisolieren

Beim Außenmantel des geschirmten Leistungskabels kann man erstmal großzügig agieren. So fallen die Einzeladern später lang genug aus.

Das Schirmgeflecht sollte beim Entmanteln möglichst intakt bleiben. Es empfiehlt sich erstmal an einem Reststück mit dem Kabelmesser zu üben.

Im nächsten Schritt unbedingt die Mutter der Kabelverschraubung auf das Kabel führen. Das Schirmgeflecht wird vorsichtig zurückgeschoben und schon mal getrimmt. Darunter kommt der untere Kabelmantel zum Vorschein.

Der Kabelschirm wird bei der Montage zwischen den inneren Klemmring und das Gehäuse der Durchführung (geriffelter Ring) geklemmt.

2. Löten und Isolieren

Die einzelnen Pins mit einer „dritten Hand“ fixieren und die messingfarbene Hülse von außen mit dem Lötkolben erhitzen. Lot einführen, zum schmelzem bringen und die abisolierte Ader in das Lötbad einführen. Dabei weiterhin Hitze zuführen um eine sichere Verbindung ohne kalte Lötstellen zu gewährleisten.

Alternativ habe ich auch mit einem starken Heißluftföhn gute Lötergebnisse erreicht. Die Gefahr einer kalten Lötstelle ist gefühlt jedoch höher.

Für etwas mehr Ordnung (und ein gutes Gefühl) habe ich die Enden der Pins noch mit Schrumpfschlauch verschlossen.

3. Zusammenbau

Hier zeigt sich ob die Länge der einzelnen Adern korrekt gewählt wurde.

Fertig zusammengebaut!

4. Ergebnis

Und hier nochmal an der Spindel

Das bringt zwar in unserem Fall kein Plus an Leistung, macht uns das Leben beim automatischen Werkzeugwechsel bzw. einem zukünftigen Magazin jedoch deutlich einfacher.

Modellvergleich

Was sind denn nun die Unterschiede bei den beiden doch sehr ähnlich Spindeln?

Die 900er Baureihe besitzt ein identisches Montageraster (Zwei 10 mm T-Nuten auf der Rückseite) und kann bei uns problemlos ersetzt werden. Auch der Durchmesser des oberen Rings ist identisch.

Etwas Arbeit steht uns beim Stecker bevor – die Pinbegelgung hat sich geändert und er Lüfter arbeitet nun mit 24 anstatt 220V.

Pneumatisch gibt es auch einen kleinen Unterschied – Bei der E950 muss der Ausdrückkolben pneumatisch eingefahren und während der Bearbeitung in der oberen Position gehalten werden. Das ist jedoch nicht weiter tragisch, da wir eine 5/2 Wege Ventilinsel einsetzen und nur einen Blindstopfen entfernen müssen.

Fotos!

Und wer sich schon immer gefragt hat, was die Tasten auf der Front bedeuten: Bei den E-Modellen der 900er Baureihe könen einige Funktionen programmiert werden.

• Anlernen der Lagesensoren für den WZ Wechsel
• Vorhandensein Lüfter anlernen
• Vorhandensein Temperatursensor Lager anlernen
• Vorhandensein eines Encoders anlernen

Abgesehen davon zeigt die Spindel ihren Betriebszustand über die 4 LEDs an. Sieht gleich nochmal viel cooler aus

Einbau

Ruck Zuck ist die neue Spindel an ihrem Platz. Insgesamt baut das Gehäuse ein wenig höher, was jedoch mit den vorhandenen Platzverhätlnissen noch gut funktioniert.

Mit 25 Kg ist die Spindel kein Leichtgewicht und am besten mit einem Hilfsmittel einzusetzen.

Eine neue Spindelabdeckung in Form eines VA Blechs steht schon länger auf der Wunschliste und wird demnächst angegangen.

Verkabelung

Leider hat die neue Spindel auch einen neneun Stecker bekommen. Plug & Play ist also leider nicht. Eine der größten Änderungen ist wohl der Lüfter, welcher nun anstatt 240 mit nur noch 24 Volt läuft. Da sich allerdings auch das Layout des Steckers geändert hat (Codierung), kann weiter nichts passieren.

So heißt es also wieder: Stecker löten! Nachdem wir beim ersten Mal etwas Erfahrung sammeln konnten sollte die Verkabelung jetzt deutlich schneller von der Hand gehen.

Mehr Details in diesem separaten Artikel.

Bonus

Auf dem Weg haben wir dann auch gleich noch die Anschlussbox der Z-Achs-Antriebe überarbeitet. Diese war bisher doppelt so groß und nicht sonderlich schön verarbeitet.

Bandsäge verkauft

Unsere alte Bandsäge hat einen neuen Besitzer gefunden. Nachdem ich sie Samstagabend online gestellt habe bestand gleich reges Interesse – scheinbar ist die hydraulische Absenkung in der Größe recht selten.

Vor dem Verkauf hatten wir nochmal ein paar Dinge überarbeitet (neue Kugellager an der Blattführung, Ausdrehen der Riemenscheibe, Grundreinigung). Den Schraubstock bzw. die Trapezgewindespindel nebst Mutter hatte Fabian vor einiger Zeit bereits neu gemacht.

In ihrer neuen Heimat wird die Säge übrigens für ein Treppen-Eigenbauprojekt genutzt. Wir wünschen viel Erfolg und Spaß mit der Säge!

Spindeltausch

Durch einen glücklichen Zufall konnten wir unsere gebraucht gekaufte HSD Spindel günstig gegen eine neue aus dem aktuellen Programm tauschen. Die Einbaumaße sind identisch, jedoch muss ein neuer Stecker an die Spindel. Mehr dazu in Kürze!

Fühjahrsputz bei den Multifixen

Die 16 köpfoge Multifix Population hatte bedingt durch das Löschwasser (bzw. den daraus entstandenen Wasserdampf) etwas Patina angesetzt. Zwar hatten wir die Halter gleich am Tag darauf großzügig mit WD40 behandelt und im Ultraschallbad gebadet, etwas oberflächlicher Rost blieb aber trotzdem nicht aus.

Gerade unterhalb der Höhenverstellung hatte sich bei den meisten Haltern der Rost breit gemacht.

Nach knapp drei Stunden arbeit erstrahlen die Halter wieder im alten Glanz. Bearbeitet wurde mit WD40, 3M Schleifvlies, einer Messingbürste sowie Baumwoll-Lappen.

Neu: Alle Halter besitzen jetzt eine laufende Nummer – wenn wir demnächst das neue Glas-Messsystem bekommen können die Nullpunkte dort fest gespeichert werden.

Gummimatten für Drehbank

Damit Werkzeuge und Werkzeughalter sauber und materialschohnend abgelegt werden können hatten wir von Anfang an Gummimatten in Werkzeugschränken sowie auf der Drehmaschine. Letztere waren vom Rost der Multifix Halter unansehnlich geworden…

Zur einfacheren Reinigung sind wir von sogenannten Feinriefenmatten auf Pyramidenmatten umgestiegen.

Projekt Kompressor

Aktuell warten wir auf eine Lieferung von bestellten Reihenklemmen, einem Angebot für ein neus Riemenrad . Derweil wurde der Motorhalter schon mal lackiert.

So sah das Projekt Spindel vor dem Einbau aus.

• Frequenzumrichter Hitachi WJ200-055 HFE 7,5 kW Spitze
• Frässpindel HSD ES915A mit 6,6 kW Spitzenleistung
• LED Beleuchtungsring d = 90 mm
• Bremswiderstand Hitachi PWR-R600-100 1,1 kW
• Donaldson SF0020 Filter und Membrantrockner

Parametrisierung

Doch zunächst hatte der ebenfalls gebrauchte gekaufte (allerdings sehr neuwertig wirkende) Hitachi WJ200 Frequenzumrichter für einen kleinen Schockmoment gesorgt… Direkt nach dem Start zeigte das Display die Meldung „- 5 – -“ an und verweigerte jegliche Eingaben am Bedienfeld. Auch die ansonsten sehr ausführliche Dokumentation hatte dazu keine passenden Angaben parat.

Fabian hatte sich mehrere Stunden mit dem Frequenzumrichter sowie der dazugehörigen Software ProDrive auseinander gesetzt, konnte das Problem schließlich beheben (u.a. Einstellung zum „Startbildschirm“) und die Spindel zum laufen bekommen.

Bei mehreren hundert (!) Parametern sind nötige und optionalen Einstellungen manchmal nicht auseinander zu halten. Hier galt es: Handbuch lesen und mit konservativen Parametern an das Optimum heran tasten.

Das Endergebnis:

Die Spindel läuft innerhalb von 4 Sekunden von 0 auf Maximaldrehzahl hoch. Dank 1,6 kW Bremswiderstand stoppt sie innerhalb von nur 2 Sekunden wieder. Mit der zugeschalteten Gleichstrombremse ab 4 Hz gibt es keinerlei Nachlaufen.

Sicherlich geht da noch mehr… das wollten wir aus Gründen der Materialschonung erstmal nicht fahren.

Pneumatischer Werkzeugwechsel

Nach dem Umbau von Schaltschrank I (Spannungsversorgung, Sicherungen, Netzteile) haben wir jetzt auch die pneumatisch lösbare Werkzeugspannung (a.k.a. Automatischer Werkzeugwechsel) in Betrieb genommen, hier ein Video:

Zum Schutz der Ausgangsschaltkreise der CSMIO/IP-S CNC Steuerung wurden die Magnetventile nochmal mit einem Solid State Koppelrelais getrennt. Induktive Lasten (trotz Freilaufdiode) findet die Steuerung, wie wir bereits einmal schmerzlich erfahren mussten, nämlich nicht so gut.

Es werde Licht

Auch Fabians Spindelbeleuchtung ist wieder aktiv. Zufällig passt die eigentlich für die Chinaspindel gedachte kreisförmige Platine perfekt um die Nase der neuen Spindel.

Das neue Anschlussgehäuse muss noch befestigt werden, doch das nehmen wir erst in Angriff wenn klar ist wie der 3D Werkstücktaster montiert wierd.

Wie geht es weiter?

Als nächstes müssen wir nochmal die Anbindung des Frequenzumrichters sowie der Spindelsensorik an die Steuerung angehen. Leider geht das aufgrund der Softwarekombination welche wir einsetzen nicht über ModBus. Da die Leitungen jedoch noch aus Zeiten der 2,2 kW Chinaspindel fertig verdrahtet liegen sollte das kein all zu großes Problem sein.

Etwas neues wird es jedoch noch geben: Mit Version 7 der Royal-CNC Software kann die Leistungsabgabe des Frequenzumrichters in der Software live angezeigt werden.

Nach wie vor gibt es weder im Deutsch- noch im Englischsprachigen Raum sinnvolle Infos über die Anbindung einer HSD Spindel. Neben dem Preis schreckt das noch zusätzlich ab. Wenn alles final eingerichtet ist wird es nochmal einen ausführlichen Artikel zu dem Thema geben, ähnlich dem Artikel zur Chinaspindel.

Vor dem Löten habe ich mich einige Zeit erfolgreich drücken können. Nachdem die Kabel jetzt schon seit Wochen unmotiviert in der Gegend rum hängen hat mich jetzt der Ehrgeiz gepakt.

Informationen wie der Stecker nun zu verarbeiten ist gibt es weder von HSD noch irgendwo im Netz. Scheinbar kauft die Mehrheit der Menschen den vorkonvektionierten Stecker ab Werk ( 250 Euro aufwärts) und erspart sich die Frickelei. Ein Grund mehr das Prozedere hier etwas genauer zu beschreiben. Vielleicht hilft es dem ein oder anderem ja…

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Der Stecker

Der Stecker ist in Wirklichkeit eine Kombination aus zwei Rundsteckverbindungen, welche in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut sind.

Der Stecker besteht aus zwei Bereichen, dem Lastteil (links, 9 Pins) und dem Signalteil (rechts, 22 Pins). Zeichnung: HSD

Aufbau

Von links nach rechts bzw. von oben nach unten:

• Mutter von Kabelverschraubung
• Kabelverschraubung
• Deckelplatte
• Unteres Steckergehäuse
• Gehäuse Rundsteckverbindungen
• Pins
• Dichtring
• Oberes Steckergehäuse

Die Kabelverschraubung ist nicht Teil des Lieferumfangs, es befinden sich jedoch bereits ein M23 und ein M32 Gewinde in der Deckelplatte. Verbaut habe ich hier wie immer LAPP Skintop MSR-M.

Spindelseitig

Auf Seite der Spindel sieht das ganze übrigens folgendermaßen aus. Durch Umbau der Anschlussbox ließe sich die Spindel sicherich auch direkt anschließen.

Unten zu erkennen: Leuchttaster für die manuelle Auslösung der Spannvorrichtung.

Kabel und Querschnitt

Vom Hersteller sind folgende Adernquerschnitte vorgegeben:

• Lastteil
  • Gerade Pin-Nummern: 6 mm2
  • Ungerade Pin-Nummern: 1 mm2
• Signalteil
  • Alle Pins 0,35 mm2

Wenn man nicht das fertige Kabel von HSD zur Hand hat stellt sich die Frage nach realistischen Werten. Zu beachten ist, dass HSD einen Kabelstandard für Spindeln von 3,6 bis etwa 12 kW benutzt und dementsprechend überdimensioniert wären in unserem Fall die 6 mm2.

Für mehradrige Leitungen kann man bei 6 mm2 von ca. 40 A Dauerbelastbarkeit ausgehen. Selbst bei 6 kW Spitzenleistung kommt die hier eingesetzte Spindel nicht über 25 A (Gesamtleistung! Bei 3 Phasen entsprechend verteilt.). Also sind 2,5 mm2 in unserem Fall ausreichend.

Glücklicherweise hatte ich für die 2,2 kW Chinaspindel bereits ein geschirmtes 4×2,5G Spindelkabel verbaut.

Bei größeren Leitungslängen vom Frequenzumrichter zur Spindel ist der Adernquerschnitt größer zu dimensionieren!

Löten

Das Verlöten der Pins benötigt einiges an Leistung, weswegen ich einen Gaslötkolben mit Blende verwende. Damit wird der Pin von allen Seiten erwärmt und erreicht die zum löten nötige Temperatur.

Hier meine Vorgehensweise:

1. Adern kürzen
   Damit nichts schief geht habe ich den Stecker inkl. Verschraubung zunächst zusammen gebaut um die Länge der Adern markieren zu können. Nicht vergessen: Vom Signalkabel müssen 4 Adern nach rechts geführt werden!
   
2. Adern abisolieren
   Die richtige Länge durch Messen (z.B. mit einem Nagel) ermitteln. Um Schäden am Aderisolation zu vermeiden, sollten 1-2mm Abstand zwischen Isolation und dem Pin liegen.
   
3. Pin einspannen
   (z.B. in eine Dritte Hand).  Da das Kabel bereits verbaut war und sich nur sehr unbequem aus den Schleppketten bzw. dem Galgen ausbauen lässt, habe ich mich für die Konvektionierung an der Maschine entschieden.
   
4. Mit dem Lötkolben Pins aufheizen
   Idealerweise mit einem Gaslötkolben/Heißluftlöter, geht aber auch mit einem normalen Lötkolben und breiter Spitze.
5. Lot in den Pin einführen bis sich das Flussmittel oben zeigt.
   Das Lot sollte unmittelbar nach dem Kontakt mit dem Pin schmelzen. Sollte das Aufheizen mit dem elektrischen Lötkolben zu lange dauern (gerade bei den großen Pins), kann man mit ein wenig temperaturbeständiger Wärmeleitpaste oder Lot auf der Lötkolbenspitze nachhelfen.
6. Sobald das Lot flüssig ist wird das abisolierte Aderende eingeführt
   Die kleinen Pins sind sehr eng, selbst für 0,75 mm2. Ich habe die feinen Litzen etwas mit der Hand verdrillt.
7. Zur Kühlung eignet sich Druckluft. In der Regel ist die Aderisolation nicht für hohen Temperaturen ausgelegt und wird bei zu langem Löten weich.
8. Kontrolle folgender Punkte:
   Ist die Ader tief genug im Pin, füllt das Lot den Pin gut aus, ist die Aderisolierung noch intakt, stehden Adern eventuell ab (Kurzschlussgefahr!)

Damit es im nächsten Schritt keine Komplikationen gibt sollte hier sauber gearbeitet werden. Ausgetretenes Lot macht den Zusammenbau teils unmöglich.

Zusammenbau

Nach dem Verlöten werden die einzelnen Pins in das jeweilige Steckergehäuse eingeschoben.Die kleinen Pins besitzen zum einrasten zwei kleine Flügel aus Blech, die großen Pins haben eine Rastnut.

Achtung! Die Nummerierung ist etwas schwierig zu lesen, dafür jedoch auf beiden Seiten des Gehäuses eingeprägt. Einmal eingebaut lassen sich vor allem die kleineren Pins so gut wie nicht mehr zerstörungsfrei entfernen.

Schrumpfschlauch sorgt für etwas Ordnung und Sicherheit. Die Leistungspins bekommen später noch einen Schrumpfschlauch, genau die eine Größe war leer…

Ergebnis

Zusammengebaut sieht das Ganze dann so aus…

Aufgrund der weit herausstehenden Pneumatikverschraubungen / Hohlschrauben sitzt das Signalkabel etwas geknickt. Das ist nicht nur „nicht schön“, sondern scheuert auch unnötigerweise am Mantel rum. Vermutlich wurmt mich das irgendwann noch so sehr, dass ich daran etwas ändere…

Auf der Rückseite des Schaltschranks wurde derweil die Beinheizung der Bremswiderstand installiert. Somit halten wir uns die (zugegeben kurzfristigen) bis zu 2 kW Abwärme aus dem Schaltschrank raus.

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Vorher

Hier der bisherige Aufbau mit dem 2,2 kW Hitachi WJ200 Frequenzumrichter. Dieser hat uns treue Dienste geleistet und wird deshalb künftig durch seinen großen Bruder mit mehr als der doppelten Nennleistung ersetzt. Insgesamt war auch noch ziemlich viel Platz im Schaltschrank.

Die Wasserkühlung wird ebenfalls nicht mehr benötigt, die neue Spindel arbeitet mit einem Ventilator mit eigenem Motor. Benötigt wird jedoch dringend der Platz im Schaltschrank!

Fabian hat schon mal alles für den Umbau vorbereitet und den Schrank leer gemacht.

Planung

Aus den bisherigen Bauprojekten haben wir gelernt. Zwar ist auch dieser Schaltschrank nicht im CAD entstanden, aber immerhin gibt es eine maßstabsgetreue Zeichnung.

Bis die restlichen Teile (Reihenklemmen, Adernleitung, etc.) da sind, bleibt Zeit für eine erste Stellprobe.

UPDATE: Mittlerweile hat sich das Layout nochmal geändert, zu sehen auf den folgenden Fotos. Der Platzbedarf des überdimensioniertem Netzfilters ist gigantisch.

Komponenten

Was alles in den Schaltschrank rein muss…

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Netzfilter und Drossel wurden großzügig ausgelegt. Damit haben wir aber für eine eventuelle künftige Aufrüstung der Spindel genügend Luft nach oben.

Blecharbeiten

Der neue Aufbau im Schaltschrank wird sich grundlegend unterscheiden, weswegen 24 neue Löcher gebohrt werden müssen. Alle Gewinde sind M5.

Und es kommt mal wieder wie es kommen musste. Loch 23, der Maschinengewindebohrer bricht ab. Natürlich war es der letzte in M5.

Zusätzlich zum Schaltschrankinneren wird sich auch an der Türe etwas ändern. Neben zwei LEDs für den Betriebszustand kommt ein Reset Taster nach außen. Um die neue Spindel zu schonen werden wir die Schutzeinrichtungen zunächst einmal sehr konservativ einstellen – was zu mehr Abschaltungen führen könnte.

FOTO TÜRE

Verkabelung

Hier die Anfänge der Verkabelung. Um für eine spätere, eventuell noch leistungsstärkere, Spindel gerüstet zu sein wurden alle leistungsrelevanten Leitungen in 6 mm² ausgeführt. Für unsere max. 6 kW (Spitzenleistung) ist das aktuell nicht nötig, ich wollte nur ungern in ferner Zukunft wieder bei Null anfangen.

Gleiches gilt für die Auswahl von Netzfilter und Netzdrossel. Beide sind dauerhaft Spannungsfest bis 36A, Spitze verkraften beide Komponenten nochmal deutlich mehr.

6 mm² sollte die Zange laut Hersteller schaffen. 6 mm² schafft sie auch, es Bedarf jedoch ein wenig Überredung.

Bei der letzten Teilebestellung sind mir zwei kleine Fehler unterlaufen. Die gekauften Reihenklemmen sind zwar bis 6 mm² angegeben, das gilt jedoch nur für starre Adern. Bei Maschinen, welche Vibrationen ausgesetzt sind, dürfen jedoch nur flexible Adern verwendet werden und so muss ich nochmal einige Klemmen austauschen.
Der zweite Fehler ist weniger tragisch – der M12 Verbindungsstecker des Drucksensors sitzt um 45° verdreht oben auf dem Gehäuse. Aus Gewohnheit hatte ich einen gewinkelten Stecker bestellt, welcher nun blöd im Raum herum steht. Werde ich wohl erst mal so lassen.

Umbau Spannungsversorgung

Bisher kamen wir mit einer Phase (Absicherung 16 A Typ „C“) aus. Für den etwas größeren Hunger der neuen Spindel werden wir auf 3 x 16 A aufstocken. Die Absicherung erfolgt direkt im Schaltkasten für die Spindel.

Im nächsten Artikel werden wir uns mit dem Umbau der Z Achse sowie der Pneumatik beschäftigen.

Zwischenfazit: Im eingebauten Zustand sieht man ihr die 21 Kg gar nicht mehr an. Wir freuen uns bereits darauf die neue Spindel das erste Mal zu verwenden.

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Umbau Z Platte

Glück gehabt. Die Z Achse muss für die neue Spindel, welche deutlich größer als ihr Vorgänger ist, nur geringfügig angepasst werden. Mechanisch bleibt aber alles weitestgehend unverändert.

• Aufweiten der Öffnung auf 120mm (Durchmesser der Spindel ist 110mm)
• Demontage des Absaugrohrs
• Neupositionierung des unteren Endschalters
• Umbau der Motoranschlussbox

Der Antrieb kann dagegen bleiben wie er ist, im Gehäuse der Z Achse war noch ausreichend Platz. Hier auf dem Foto nicht zu sehen: Der LED Beleuchtungskranz passt perfekt auf die Nase der Spindel (110 mm).

Passprobe

Und schon war die neue Spindel drin. Durch die großzügige Dimensionierung der Z Achse konnte die Spindel problemlos von hinten verschraubt werden ohne eine Adapterplatte anfertigen zu müssen. Somit konnten wir uns wieder 25mm Platz und damit unnötigen Hebel sparen.

Das da unten im Bild sind übrigens SK40 DIN2080 aufnahmen für unsere konventionelle Fräse. SK30 Aufnahmen haben wir bisher noch keine, was sich aber bald ändern wird. Zum Start werden wir erst Mal mit 10 Aufnahmen in der Größe ER20 und ER32 starten.

Unterstützung Z Achse

Die gute Nachricht vorweg: Auch ohne Unterstützung bleibt die Z Achse bei unbestromtem Motor auf Position. Trotzdem werden wir die Achse noch mit einem Pneumatikzylinder unterstützen damit der Motor weniger zu arbeiten hat. Mehr dazu in Kürze.

Neues Abdeckblech

Durch die neue Spindel müssen wir auch das Abdeckblech der Achse nochmal überarbeiten.  Hier noch das aktuelle Blech in einem frühen Foto während der Bauphase.

Bei der Eigenbau Frässpindel SK30 mit automatischer Werkzeugspannung hat sich wieder etwas bewegt. Hier das Updates in der Schnellübersicht!

Der gesamten Artikel zu Aufbau und Auslegung der Spindel ist hier zu finden. Alles zur Chinaspindel (2,2 kW und ohne automatischem Werkzeugwechsel) gibt es hier.

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Schrumpfkur

Der grundsätzliche Aufbau ist zunächst einmal nahezu unverändert, aber etwas maßgebliches hat sich getan. Nämlich die Größe! Das Kantenmaß des Gehäuses (Blau) beträgt nur noch 96 mm. Dadurch lässt sich die Spindel aus einem 100 mm x 100 mm Block anstatt einem 120 mm x 120 mm Block fertigen, was die Bearbeitungs- sowie Materialkosten wieder etwas reduziert.

Außerdem baut die Spindel jetzt kürzer, was den Platzbedarf sowie ebenfalls die Materialkosten schont.

Was wurde noch geändert?

• Die Distanzhülse zwischen den vorderen Lagern wurde gestrichen. Mittlerweile denke ich, dass es keinen so großen Vorteil für die Steifigkeit bringt, aber zwei präzise Teile mehr gefertigt werden müssten.
• Die Labyrinthdichtung an der Spindelnase wurde, auch aufgrund der Fertigung, vereinfacht. Dafür werden die Toleranzen jedoch verringert, sodass dennoch eine sichere Abdichtung gegen Späne und Schmutz gewährleistet ist.
• Der Riemenantrieb wird aufgrund der hohen Drehzahlen nicht mehr als Zahnriemen, sondern als Keilrippenriemen ausgeführt. Hierfür soll das Profil PJ verwendet werden. Die dazu nötigen Nuten werden direkt in die Welle eingebracht, wodurch eine zusätzliche Riemenscheibe unnötig ist. Gleichzeitig wird ein kleinerer Durchmesser erreicht, wodurch die Riemengeschwindigkeit sinkt.
• Der Riemen läuft jetzt in einem geschlossenen Gehäuse. Schützt den Riemen und sollte gleichzeitig die Lautstärke reduzieren.
• Das Federpaket wurde etwas vergrößert. Es fehlt unten im Bild noch eine einschraubbare Wegbegrenzung nach oben für das Federpaket, damit dieses unter Vorspannung gehalten wird.
• Da keine Zenrierung mehr am oberen Gehäuseteil vorgenommen wird, werden alle Deckel durchgehend locker mit Hülsen verstiftet und verschraubt. Da wir hier keine Hochpräzision brauchen wird die Passung eher Locker ausfallen, um eine einfache Montage und Demontage zu gewährleisten.
• Neue Art der Riemenspannung über einen Exzenter, mehr dazu weiter unten.

Material

Für die Spindel selbst möchten wir C45E (alte Norm CK45) verwenden. Dieser Vergütungsstahl wird aufgrund seiner hohen Zug- und Dauerfestigkeit für Kurbelwellen, Achsen, Pleulstangen und andere stark belastete Teile verwendet. Die Werkzeugaufnahme soll zusätzlich gehärtet werden, um sie resistenter gegen mechanische Beschädigungen zu machen. Nach dem härten wird der Steilkegel dann auf das finale Maß ausgeschliffen.

Für das Gehäuse ist die Werkstoffauswahl noch nicht fix. Aluminium wäre wohl ausreichend, für die Lagersitze wäre Stahl schöner, wenn dieser aber rostfrei bleiben soll, wird es direkt teuer und schwer zu bearbeiten. Da Oberflächenbeschichtungen meistens die Passung der Lager verändern, müsste man diese bei der Herstellung der Lagersitze bereits berücksichtigen. Ich werde berichten, worauf die Wahl schlussendlich gefallen ist.

Riemenspanner

Auch bei der Spannvorrichtung für den Riemen gibt es Neuerungen. Anstatt einem Kugellager mit Arm und Stellschraube wird nun die Spindelklemmung als Exzenterspanner verwendet. Die Spindelaufnahme wird dadurch ein wenig komplexer, sollte aber dank eigener Drehbank samt Planscheibe kein Problem mehr darstellen. Der Exzenter beträgt 5 mm, wodurch der Riemen effektiv um 10 mm gespannt werden kann. Durch insgesamt 10 Gewindebohrungen zur Befestigung ist sichergestellt, dass immer je Langloch zwei Schrauben eingeschraubt werden können.  Die Ausrichtung des Antriebsgehäuses ist in alle vier Richtungen möglich, was eine individuelle Anpassung an den vorhandene Bauraum zulässt.

Sensorik

Trotz der nun deutlich kompakteren Bauweise werden noch Lagesensoren für die Ausdrückstange Platz finden. Damit sollen die Zustände „Leer“, „Voll“ sowie „Offen“ überprüft werden.

Aufgrund der beengten Platzverhältnisse werden wir vermutlich Sensoren in Baugröße M5 oder M6 verwenden. Der Mehrpreis ist nicht so hoch wie gedacht und die möglichen Lagezustände der Ausdrückstange definiert genug für solch einen kleinen Sensor. Typisch liegt der Schaltabstand hier unter 2mm. Wo genau die Sensoren untergebracht werden ist noch nicht final entschieden.