Die CNC-gesteuerte Universalmaschine eignet sich für mehrere Arbeitsschritte einer automatisierten Herstellung von Sensoren in Hülsenform

Die CNC-gesteuerte Universalmaschine eignet sich für mehrere Arbeitsschritte einer automatisierten Herstellung von Sensoren in HülsenformSchneider Electric

Der Maschinenbauer Alpha Laser mit Sitz in Puchheim hat zwei Maschinen für die Herstellung von Sensoren im Angebot: Die AL-SWS und die AL-RB. Erstere ist eine Universalmaschine, die die Bearbeitungsfunktionen Mikroschweißen, Mantel- und Stirnflächenschweißen von Sensorhülsen mit unterschiedlichem Automatisierungsgrad sowie Schneiden ermöglicht. Die für den vollautomatischen Betrieb ausgelegte zweite Maschine schneidet Rohre bis 12 mm Durchmesser. „In der Sensorfertigung können wir mit unseren Maschinen zunehmend das Wolfram-Inert-Gas-Schweißen (WIG-Schweißen) verdrängen“, berichtet Georg Meyndt, Entwickler bei Alpha Laser, stolz.

Um die Konstruktionsdaten in automatisierte Bearbeitungsprozesse umzusetzen, verfügen die Maschinen über Steuerungen, die G-Code verstehen, auch als NC-Code bekannt. Die Ausstattung von Maschinen mit NC-fähigen Steuerungen war jedoch ein Problem, wie Meyndt erklärt: „Der Einsatz klassischer CNC-Steuerungen würde in vielen Fällen den preislichen Rahmen sprengen, in dem wir uns mit unseren Maschinen bewegen wollen. Unsere lasergestützten Verfahren müssen sich letztlich auch immer vom Preis her mit anderen Verfahren messen lassen können.“

Alternative für Maschinen mit geringen Achszahlen

Herstellung der Sensorhülse: Zwei CNC-gesteuerte Futter mit Spannzangen drehen das eingespannte Rohr und bewegen es in der Längsachse (Vorschub). Direkt hinter dem zweiten Futter unter der tunnelartigen Haube findet die Bearbeitung durch den Laser statt.

Herstellung der Sensorhülse: Zwei CNC-gesteuerte Futter mit Spannzangen drehen das eingespannte Rohr und bewegen es in der Längsachse (Vorschub). Direkt hinter dem zweiten Futter unter der tunnelartigen Haube findet die Bearbeitung durch den Laser statt.Schneider Electric

Die Kostenfrage löst die Steuerung Modicon LMC 058 von Schneider Electric – ein Motion-Controller für die Synchronisation von bis zu acht Servoantrieben. Der Controller eignet sich für den unteren bis mittleren Leistungsbereich. Und er arbeitet auch Standard-NC-Programme ab. Für zwei Achsen kann er die dafür erforderlichen Interpolationen durchführen. „Dieser Controller ist für die Maschinen genau die richtige Steuerungslösung“, bestätigt Georg Meyndt, „Der Controller versteht Standard-DIN-G-Code, das reicht für unsere Anwendungen völlig aus.“

Ein weiterer Vorteil: Der Controller vereint, wie gehobene CNC-Steuerungen, die Motion- und NC-Funktionalität mit einer vollwertigen SPS in einer Hardware-Plattform. Er arbeitet einerseits das NC-Programm ab und generiert die hierzu erforderlichen Achsbewegungen der Schrittmotorantriebe. Außerdem steuert er mit seiner SPS-Funktionalität auf Basis eines IEC-61131-3-konformen Programms die komplette Maschine. Für das Engineering nutzt der Maschinenbauer die Engineering Software Somachine Workbench. Darüber hinaus sind keine weiteren Tools erforderlich.

„Der LMC 058 versteht Standard-DIN-G-Code, das reicht für unsere Anwendungen völlig aus.“ Georg Meyndt, Entwickler bei Alpha Laser

„Der LMC 058 versteht Standard-DIN-G-Code, das reicht für unsere Anwendungen völlig aus.“ Georg Meyndt, Entwickler bei Alpha LaserSchneider Electric

Vom Postprozessor über FTP in die Steuerung

Um die zum LMC-Controller kompatiblen NC-Programme zu erzeugen, greift der Maschinenbauer auf einen Software-Postprozessor für die CNC-gestützte Rohrbearbeitung zurück. Der Postprozessor wandelt in DXF- oder Step-Dateien abgelegte Volumenmodelle vollautomatisch in NC-Programme um. Tests erwiesen, dass der Controller die von dem Postprozessor generierten NC-Programme einwandfrei verarbeiten kann. „So kommt man schnell und fehlerfrei von den im Konstruktionsbereich gängigen Datenformaten zu NC-Programmen“, bestätigt Georg Meyndt.

Der Software-Postprozessor läuft auf dem gleichen PC, auf dem sich auch die CAD-Software und die DXF- oder Step-Dateien befinden. Die aus den Dateien generierten NC-Programme werden über eine FTP-Verbindung direkt an den Programmspeicher der Steuerung übermittelt. Nach Eingabe der Bearbeitungsparameter am Bedien-Panel kann der Programmlauf beginnen. „Ein  schneller und einfacher Weg zum Ziel“, bringt es Meyndt auf den Punkt.

Das auf Basis eines Touchscreen realisierte Bedien-Konzept der Maschine: eine der Eingabemasken für die Bearbeitungsparameter

Das auf Basis eines Touchscreen realisierte Bedien-Konzept der Maschine: eine der Eingabemasken für die BearbeitungsparameterSchneider Electric

Auch bei anderen Komponenten der Automatisierungslösung hat der Maschinenbauer auf das Portfolio von Schneider Electric zurückgegriffen. Die Schrittmotorverstärker mit passenden Motoren entstammen der SD-3-Serie. Sie sind über CANmotion mit dem Controller verbunden, einem CAN-basierten Motion-Bus von Schneider Electric. Das Touchscreen-Bedien-Panel aus der Magelis-Reihe ist via Ethernet TCP/IP mit dem Controller verbunden, das HMI-Konzept wurde mit dem Tool Vijeo Designer umgesetzt.

Auch für die Zukunft hat der Maschinenbauer schon Pläne. Denn Georg Meyndt ist ein Verfechter von integrierten Antrieben: „Für die kompakte Gestaltung der Geräte ist es natürlich ideal, wenn die Antriebselektronik aus dem Schaltschrank verschwindet. Darüber hinaus sinkt bei integrierten Antrieben der Aufwand für die Installation beträchtlich, die Verdrahtung wird einfacher.“ Obwohl die in der Universalmaschine eingesetzten Schrittantriebe ihre Aufgabe erfüllen, sieht er deshalb mit Interesse neuen integrierten Servoantrieben entgegen.

Tests mit Steuerungen für höhere NC-Performance laufen

Blick in den Schaltschrank: Rechts der Motion Controller, links davon die drei Schrittmotor-Verstärker

Blick in den Schaltschrank: Rechts der Motion Controller, links davon die drei Schrittmotor-VerstärkerSchneider Electric

Auch für den Fall, dass mehr als zwei Achsen gefahren werden, zeichnet sich bereits eine Lösung ab: Im Rahmen einer losen Kooperation zwischen Schneider Electric und  WiCAM, einem CAM-Software-Anbieter, finden zurzeit Tests mit Controller-Modellen der Pacdrive-Serie statt. Eine Spezialität des Software-Unternehmens sind universell einsetzbare Postprozessoren zur Generierung von NC-Programmen aus Konstruktionsdaten.

Die Tests mit den Controllern LMC 101C und 201C ergaben, dass diese ebenfalls den Standard-G-Code verstehen. Damit sind auch Lösungen für die Interpolation für mehr als zwei Achsen auf Basis von Schneider-Electric-Technologie unterhalb des Preisniveaus der CNC-Steuerungsliga möglich. Außerdem lässt sich dann die für Sercos-III-Kommunikation ausgelegte ILM-Reihe einsetzen, eine Serie von kompakten integrierten Servoantrieben mit zentraler Stromversorgung und einer steckbaren Ein-Kabel-Anschlusslösung.