Fachartikel aus MECHATRONIK 1-2/2011, S. 24 bis 25
CNC-integrierte Höhenregelung und Z-Achsen-Mechatronik
Eine für alles
CNC-integrierte Höhenregelung und Z-Achsen-Mechatronik für das Brennschneiden. Ein wichtiger Aspekt beim Brennschneiden ist die exakte Abstandsregelung zwischen Brennerdüse und Werkstoffoberfläche. Hierauf haben sich in der Vergangenheit Unternehmen spezialisiert, die Maschinenherstellern mechatronische Lösungen anbieten – bestehend aus Z-Achse und zugehöriger Elektronik. Bei diesen Lösungen operiert die Abstandsregelung komplett außerhalb der CNC-Regie, obwohl eine moderne CNC-Steuerung diese Aufnahme übernehmen könnte. Die ENC66 von Eckelmann hat dafür sowohl die Ressourcen als auch die Softwarefunktionalität für eine anspruchsvolle Höhenregelung.
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| Z-Achsen-Modul für die CNC-integrierte Abstandsregelung |
Da die ENC66 softwareseitig bereits alle erforderlichen Funktionen zur Abstandsregelung beinhaltet, fehlte Maschinenherstellern, die auf keine eigene Z- Achsen-Mechanik zurückgreifen können, nur noch eine entsprechende Mechanik im Produktportfolio des Wiesbadener Automatisierungspartners. Diese Mechanik wurde nun in Form eines Z-Moduls realisiert, das speziell für das Plasmaschneiden konzipiert wurde. Beim Autogen-, Laser- und Wasserstrahlschneiden lässt sie sich jedoch ebenso einsetzen.Das Z-Modul wird über eine Flanschplatte an dem Maschinenportal montiert. Der jeweilige Brenner lässt sich über eine Klemmvorrichtung befestigen. Die Verbindung zur Steuerung erfolgt über zwei Leitungen: eine Leitung zur Spannungsversorgung und eine Busleitung. Die Motoransteuerung ist komplett in dem Z-Modul integriert. Zur Sicherheit verfügt das Z-Modul über einen horizontalen und vertikalen Kollisionsschutz. Eine automatische Gewichtskompensation sowie ein Wärme- und Staubschutz durch hitzebeständige Silikonfaltenbälge mit zusätzlichem Abdeckblech sind ebenso selbstverständlich.
Erstfindung der Werkstückhöhe
Für eine präzise Höhenregelung muss zunächst die Höhe des Werkstücks ermittelt werden. Die Ingenieure von Eckelmann haben sich für die so genannte Erstfindung der Werkstückhöhe etwas Besonderes einfallen lassen: Durch eine raffinierte Auswertung des Motorstroms beim taktilen Antasten der Brennerdüse ist es möglich, selbst dünne Bleche mit geringer Kraft und hoher Genauigkeit zu erfassen. Dazu wurde die Firmware des in den Z-Motor integrierten Antriebsreglers angepasst. Nach der Erstfindung fährt die Z-Achse im Schneidprozess auf den jeweiligen Brennabstand. Er wird aus Technologietabellen berechnet, die in der CNC hinterlegt sind. Beim Plasmaschneiden wird durch die CNC-interne Auswertung der Lichtbogenspannung der tatsächliche Brennabstand in einer überlagerten Regelung schnell und genau nachgeführt. Bei anderen Schneidverfahren kann dies optional durch berührungslose Messsysteme erfolgen, wie beispielsweise kapazitive Abstandssensoren.
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