All-in-one Steuerung

Technik/Rohrschneiden

Eine neue Plasma-Schneidemaschine für Abgasleitungen arbeitet dank erweiterter, interpolierter Bewegung des Schneidesystems – gesteuert durch ein Echtzeit-Maschinensteuermodul von Baldor – deutlich schneller.

01. März 2012

Der Plasma-Rohrschneider kann Abgasleitungen aus Aluminium und Edelstahl in jedem beliebigen Winkel schneiden und Bohrungen jeder Form und Größe erstellen. Somit automatisiert das System diesen Aspekt der Fertigung vollständig. Bisher wurden beispielsweise für Rohrbögen zuerst komplexe Formen aus flachen Metallblechen geschnitten, die dann vor der Montage gerollt und verschweißt wurden. Dieser mehrstufige Fertigungsprozess ist mit erheblichen Bewegungen der Werkstücke verbunden und somit sehr zeitaufwendig.

Mit dem neuen Schneidesystem entfällt die Notwendigkeit, komplexe Formen vorab auszuschneiden. Stattdessen wird das flache Metallblech zunächst zu einem Rohr gerollt und an der Naht geschweißt, dann werden die Rohre sukzessive in die Maschine geladen. Der Schneidvorgang wird autonom gehandhabt; ein einfacher Winkelschnitt ist eine Sache von Sekunden. Das Schneiden abgewinkelter Endstücke für einen Rohrbogen und die Montage, die zuvor etwa 15 Minuten dauerte, braucht nun nur noch etwa vier Minuten.

Das Rohr wird mit dem oberen Ende in die Maschine gespannt und von einer rotierenden, pneumatisch angetriebenen Kupplungseinheit gehalten.

Der Plasma-Schneidbrenner bewegt sich während der Rotation des Rohrs nach oben und unten. Die Bewegungsgeschwindigkeit wird durch den Schneidewinkel oder die Größe und Form der zu schneidenden Bohrung bestimmt. Sowohl die Haupt-Drehachse als auch die Höhenachse des Plasmabrenners werden durch bürstenlose AC-Servomotoren der Baldor-BSM-Serie gesteuert, die von den digitalen Servoantrieben Baldor Microflex angetrieben werden. Eine Interpolation stellt eine konstante Schnittgeschwindigkeit unabhängig vom Profil des Schnittes oder dem Durchmesser des Rohrs sicher.

Die Maschine verarbeitet Rohrdurchmesser von 90 bis 350 mm mit Wanddicken bis 1,5 mm. Ferner verwendet der Rohrschneider drei Achsen, die von Baldor-Schrittmotoren gesteuert werden. Zwei dieser Achsen steuern die Position eines Führungsrollenpaars, das das Rohr während des Schneidens stützt und das abhängig vom Rohrdurchmesser näher zusammen oder weiter auseinander getrieben wird. Während der Wiederbeladung bewegen sich die Führungsrollen automatisch zur Seite, um den Bedienerzugang zu erleichtern. Die dritte schrittmotorgesteuerte Achse variiert dynamisch den Abstand zwischen dem Plasmabrennerkopf und der Rohrwand während des Schneidens, um eine optimale Leistung sicherzustellen.

Die fünf elektrischen Achsen werden von einem Baldor Nextmove ESB-2 gesteuert, einem kompakten, in Echtzeit arbeitenden Maschinensteuermodul, das die Befehle direkt vom integrierten PC-CNC-System erhält, das Techserv speziell zum Schneiden von Rohrprofilen entwickelt hat. Die Software des CNC-Systems läuft auf Windows XP. Alle Bedienerdaten werden auf einem großen Color-Touchscreen angezeigt. Der Baldor-Nextmove-Controller erweist sich laut Techserv als besonders kostengünstig. Er bietet sämtliche Steuerungsfunktionen für die fünf Servo- und Schrittmotor-Achsen.

Schon das Basismodell ist für zwei weitere Achsen ausgelegt, wenn künftig Maschinenvarianten erforderlich werden sollten. Ferner verfügt der Controller über zahlreiche E/A-Funktionen, ebenfalls mit Erweiterungsmöglichkeiten. Techservs technischer Direktor Mike Cowley erklärt: »Dank Baldors High-Level-Programmiersprache ›Mint‹ können wir Motion-Control-Programme für kundenspezifische Anwendungen wie diese in kürzester Zeit entwickeln. Auch die Integration des Nextmove-Controllers mit dem Front-End-CNC-System gestaltete sich einfach, da er die gleichen API-Namenskonventionen wie Active-X-Befehle verwendet.

Da wir die Skalierung und die Geschwindigkeit der Maschinen-Servoachsen dynamisch ändern müssen, um eine konstante Schneidegeschwindigkeit zu erhalten, bieten die schnellen Interpolationsfähigkeiten des Controllers einen enormen Vorteil. Und wie bei vielen unserer Plasma-Schneidanlagen erweist sich der ›Hold-to-Analog‹-Befehl in Mint für uns als besonders nützlich, da er uns ermöglicht, die Echtzeit-Kontrolle des Plasmabogens vollständig an den NextMove-Controller zu übergeben. Wir überwachen die Lichtbogenspannung kontinuierlich, und die Software interpretiert diesen analogen Wert zur automatischen Anpassung des Abstands zwischen dem Brenner und der Rohrwand. Auf diese Weise können die konstanten Plasmaeigenschaften aufrecht erhalten werden, die für eine optimale Schneidleistung erforderlich sind.«

Das neue Plasma-Schneidgerät wurde für Flues & Flashings entwickelt, ein Unternehmen, das sich auf die Fertigung von Rohrleitungsprodukten für den privaten und gewerblichen Heizungsmarkt spezialisiert hat. Laut Gary Watkins, Betriebsleiter bei Flues & Flashings, ist »die Leistung des Plasma-Rohrschneiders hervorragend. Die Änderung des Fertigungsprozesses, das Vorformen der Rohre vor dem Schneiden, statt komplexe Formen aus flachen Blechen zu schneiden, hat die Produktionsgeschwindigkeit beinahe vervierfacht. Wir konnten in den ersten zwei Wochen nach Inbetriebnahme der Anlage einen Lagerbestand für sechs Monate produzieren.«

Erschienen in Ausgabe: 02/2012