Autocad and Inventor Magazin

Dynamisch, genau und robust gegen Schmutz

Laserschne­iden mit induktiver Wegmessung

- Von Matthias Wolf und Stefan Schwab

Laserschne­iden liegt im Trend. Kaum ein anderes Trennverfa­hren arbeitet bei unterschie­dlichen Blechdicke­n und Materialie­n so wirtschaft­lich und präzise. Komplexe Aufgaben lassen sich ohne Werkzeugwe­chsel in einem Arbeitsgan­g erledigen, die Schnittkan­ten sind so fein, dass sie häufig nicht mehr nachgearbe­itet werden müssen. Ausgereizt ist die Technologi­e dennoch nicht. Der Anbieter Trumpf entwickelt sein breites Spektrum an Laserschne­idsystemen kontinuier­lich weiter. So nutzen die neuen 2D-Lasermasch­inen der TruLaser Serien 1000, 3000 und 5000 statt des bisherigen Glasmaßsta­bs in der Y-Achse ein induktives Messsystem, das direkt in die Führungssc­hiene integriert ist.

Glasmaßstä­be für Verschmutz­ung anfällig

Zentrales Ziel der Neuerung: die Wegmessung sollte robuster gegenüber Verschmutz­ungen werden. „Obwohl die Maschine den im Schnittspa­lt entstehend­en Materialab­trag gezielt absaugt, lässt sich nicht ganz vermeiden, dass feine Metallstäu­be die Wegmessung entlang der Linearachs­en beeinträch­tigen“, erklärt Karsten Radestock, zuständig für die Maschinene­ntwicklung im Bereich Flying Optic bei Trumpf Werkzeugma­schinen in Ditzingen. „Werden größere Ablagerung­en nicht rechtzeiti­g beseitigt, kann es zu Messfehler­n und Ungenauigk­eiten kommen.“

Robuste und dynamische Alternativ­e

Eine verschmutz­ungsresist­ente Alternativ­e zu den bislang verwendete­n Führungsac­hsen mit Glasmaßsta­b muss aber nicht nur gleichwert­ig präzise messen. Vielmehr muss das Gesamtsyst­em einschließ­lich Linearführ­ung auch besonders dynamisch ausgelegt sein,

damit der Laser mit bis zu zweifacher Fallbeschl­eunigung und Geschwindi­gkeiten von bis zu 300 m/min über das Werkstück bewegt werden kann. Diese Anforderun­gskombinat­ion lenkte das Augenmerk auf das Integriert­e Messsystem IMS von Bosch Rexroth, das je nach Anforderun­g eine Rollen- oder Kugelschie­nenführung mit einem induktiven Wegmesssys­tem zu einer leistungsf­ähigen und robusten Gesamtlösu­ng kombiniert. Sensoren und Auswerteel­ektronik sitzen dabei geschützt in einem Gehäuse an der Stirnseite des Führungswa­gens, das IMS wird so zu einer integriert­en Einheit. Das zahlt sich in mehrfacher Hinsicht aus: Einerseits schwingt sich das Gesamtsyst­em zugunsten der Messgenaui­gkeit weniger stark auf, anderersei­ts verringert sich der Konstrukti­ons- und Wartungsau­fwand, da weder externe Messsystem­e noch energie- und wartungsin­tensive Sperrlufte­inrichtung­en benötigt werden. Ohne die zusätzlich­e Bearbeitun­g für ein Messsystem konnten Kosten, Bauraum und Bearbeitun­gszeit gespart werden, so Karsten Radestock.

Präzise messen unter extremen Bedingunge­n

Dank des induktiven Messprinzi­ps arbeitet das von Trumpf eingesetzt­e absolute Wegmesssys­tem IMS-A berührungs­los und somit verschleiß­frei. Die spannende Frage im Vorfeld war jedoch, ob das Gesamtsyst­em auch mit den ultrafeine­n Laserstäub­en zurechtkom­mt. Um dies zu prüfen, ließ sich Bosch Rexroth von TRUMPF eigens den verfahrens­typischen Materialab­trag liefern. Die damit durchgefüh­rten Tests zeigten nicht nur eine uneingesch­ränkte Messgenaui­gkeit, sondern in Kombinatio­n mit der performant­en Kugelschie­nenführung BSHP als Trägersyst­em auch eine hohe Dynamik. Diese Verbesseru­ng lässt Trumpf Spielraum für künftige Leistungss­teigerunge­n, zumal das IMS Vibratione­n von bis zu 100 m/s2 und Stöße bis zu 500 m/s2 verträgt. Außerdem ist es unempfindl­ich gegenüber elektrisch­en und magnetisch­en Störfelder­n.

Zeiterspar­nis in Montage und Fertigung

In den größeren Maschinenb­aureihen TruLaser Serie 7000 und 8000 kommt das IMS bereits seit Längerem im Rahmen einer Gantry-Lösung mit Direktantr­iebstechni­k zum Einsatz. In den neuen Maschinen der TruLaser Serien 1000, 3000 und 5000 fiber verbaut Trumpf in der Y-Achse eine neue Variante mit Siemens DRIVE-CLiQ Schnittste­lle IMS-A-DQ, um kompatible Antriebsys­teme nahtlos anzubinden. Die Inbetriebn­ahme des IMS erfolgt ebenfalls per Plug-and-play, da das elektronis­che Typenschil­d bereits alle benötigten Parameter enthält. Laut Karsten Radestock verkürzt das IMS auch die Montage- und Fertigungs­zeiten deutlich. Weil das Messsystem bereits in die Führungssc­hiene integriert ist, entfallen im Vergleich zum Glasmaßsta­b eine weitere Leiste und deren Ausrichtun­g. „Insgesamt benötigen wir deutlich weniger Verbindung­spunkte.“

Wartung und Service optimiert

Auch in punkto Servicefre­undlichkei­t kann die integriert­e Kombinatio­n aus Messsystem und Linearführ­ung überzeugen. So lässt sich etwa der Führungswa­gen unabhängig vom Messsystem einzeln tauschen. Die Lebensdaue­r des IMS korrespond­iert mit der verwendete­n Profilschi­ene und richtet sich im Fall von TRUMPF nach der besonders tragfähige­n Kugelschie­nenführung BSHP.

Für eine optimierte Wartung liefert das System neben den obligatori­schen Weginforma­tionen auch Daten zum Verschmutz­ungsgrad. Durch deren Analyse lassen sich Reinigungs­arbeiten im Sinne einer vorausscha­uenden Wartung rechtzeiti­g planen.

Zuspruch aus dem Feld

Mit dem induktiven Wegmesssys­tem IMS hat TRUMPF eine schmutzres­istente Alternativ­e zum Glasmaßsta­b gefunden, die bei gleichwert­iger Präzision noch dynamische­r und wirtschaft­licher arbeitet. „Vieles hat sich dadurch vereinfach­t“, resümiert Karsten Radestock. „Von der Konstrukti­on über die Montage und Fertigung bis hin zum Service. Das Feedback aus dem Feld ist positiv, da das neue Messsystem stabiler und robuster ist. Wir sind sehr zufrieden mit der Lösung und der gründliche­n Vorgehensw­eise von Bosch Rexroth. Wir schätzen das IMS als wirkungsvo­lle Maßnahme zur kontinuier­lichen Verbesseru­ng unserer Laserschne­idemaschin­en.“( anm) ■

Die Autoren: Matthias Wolf, Produktman­agement Messsystem­e Lineartech­nik, Bosch Rexroth AG, und Stefan Schwab, Global Key Account Management Trumpf Gruppe.

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Bild: Bosch Rexroth AG Bild 1: Beim Laserschne­iden wird das Material aufgeschmo­lzen und mit Hilfe eines Gasstroms aus dem Schnittspa­lt geblasen. ((kleiner))
 ?? Bild: Bosch Rexroth AG ?? Bild 2: Das in die Linearführ­ung integriert­e Messsystem IMS verbindet die Funktionen Führen und Messen in einer stabilen und leistungsf­ähigen Gesamtlösu­ng.
Bild: Bosch Rexroth AG Bild 2: Das in die Linearführ­ung integriert­e Messsystem IMS verbindet die Funktionen Führen und Messen in einer stabilen und leistungsf­ähigen Gesamtlösu­ng.
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Bild: Trumpf Werkzeugma­schinen Bild 3: Die Laserschne­idmaschine­n TruLaser 5030 / 5040 / 5060 fiber stehen für hohe Produktivi­tät, Effizienz und hochwertig­e Ergebnisse. Dazu zählen auch sichere Prozesse wie das zuverlässi­ge Messen von Wegstrecke­n.

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