Schwenkbarer Schneidkopf macht 3D-Anwendungen möglich

Eine einfache Möglichkeit zur Erweiterung einer Maschine von 2D- auf 3D-Anwendungen mit genauer Mehrachseninterpolation bietet NUM mit dem horizontal und vertikal schwenkbaren Schneidkopf NUM-Cut an . Er eignet sich für Plasma-, Laser- und Wasserstrahlschneidmaschinen. Zu dem Paket gehört eine neue mechanische Konstruktion des Schneidkopfs, die für Vielseitigkeit in der Bewegung sorgt und die Steifigkeit bietet, die zur Ausführung einer genauen Schneidbewegung erforderlich ist. Zudem ist der Kopf sehr leicht und arbeitet ohne eine Verkabelung, die ansonsten mit dem Schneidkopf mitgeführt werden müsste.

Kardanbasierte Mechanik ermöglicht horizontale Schwenkbewegung

Der Schneidkopf setzt die Bewegung zweier Linear-Stellantriebe über Kardanringe und das Kardan-Universalgelenk in eine horizontale 360°-Schwenkbewegung um, während sich der Neigungswinkel um bis zu 47° steuern lässt. In Kombination mit der herkömmlichen Drei-Achs-Bewegung in X-, Y-, und Z-Richtung der eigentlichen Schneidmaschine bietet der Kopf dem Maschinenbauer eine einfache Möglichkeit zur Umstellung auf die fortschrittliche, dreidimensionale Bearbeitung.

Darüber hinaus ist eine einfachere, kleinere Version des Schneidkopfs mit einer Neigung von bis zu 8° verfügbar. Damit lässt sich die Spreizung des Plasma- oder Wasserstrahls kompensieren. Weil diese Variante erheblich kleiner ist, lassen sich, falls es erforderlich ist, auch mehrere Köpfe montieren.

3D-Schneidkopf bietet technische Vorteile im Vergleich zu derzeitigen Bewegungssteuerungen

Dank der kardanbasierten Mechanik verfügt der Schneidkopf über eine Reihe technischer Vorteile im Vergleich zu den derzeitigen Bewegungssteuerungen. Letztere umfassen Lösungen mit auf dem sich bewegenden Kopf montierten Motoren und Getrieben oder komplexe mechanische Anordnungen wie Parallelogrammführungen.

Bei der neuen Konstruktion sitzt der Werkzeughalter in einem doppelten Kardanring, der auf einem Gabelrahmen montiert ist. Dies bedeutet, dass die Betätigungselemente — zwei Stäbe mit Kardangelenken, angetrieben von Linear-Stellantrieben — sehr klein und leicht sind.

Daher wiegt der Schneidkopf nur 30 kg; dies ist nur ein Drittel einiger der 3D-Werkzeugköpfe, die heute auf dem Markt sind. Daraus ergeben sich erhebliche Einsparungen bei den Motor- und Antriebskosten, den Abmessungen und beim Energieverbrauch.

Kabelzuführungen am Schneidkopf werden nicht benötigt

Das Gabelelement gewährleistet die benötigte Steifigkeit, wodurch das Spiel praktisch ausgeschlossen wird. Den Bewegungsmerkmalen des Schneidkopfs ist es auch zu verdanken, dass nur der eigentliche Kopf der Schwenk- und Neigebewegung unterliegt. Kabelzuführungen zu Motoren oder Gebern, die ansonsten den Bewegungen des Kopfes folgen müssten, was die Zuverlässigkeit der Maschine beeinträchtigen würde, werden nicht benötigt.

Der neue Schneidkopf wird den Maschinenbauern als komplette Fertiglösung angeboten, und zwar für die 2,5D- oder 3D-Schneidkopfsteuerung. Jede Version des Schneidkopfs wird mit der zugehörigen Hardware und Software geliefert: Servomotoren und Antriebe sowie der Flexium-CNC-Kern, einschließlich der Treiber, welche die 3D-Abtastbewegung in interpolierte Bewegungssteuerbefehle für die beiden linearen Achsen umwandeln.

3D-Schneidkopf einfach wie eine Fünf-Achs-Maschine programmieren

Das Paket ermöglicht die einfache Programmierung in der Art einer Fünf-Achs-Maschine, mit drei linearen und zwei Rotationsachsen. Weil der Neigungswinkel durch die Mechanik in allen Richtungen auf maximal 47° begrenzt ist, wird die Sicherheit des Bedieners gewährleistet und die erforderlichen zusätzlichen Schutzmaßnahmen sind minimal.

Das geringe Gewicht und die kompakte Bauweise des Schneidkopfs erleichtern dem Maschinenbauer den Umbau einer vorhandenen Drei-Achs-Schneidmaschine in eine Fünf-Achs-Maschine. Zudem lässt sich ohne Weiteres eine neue Maschinenplattform aufbauen, die dann als Drei- oder Fünf-Achs-Variante ausgeführt werden kann.

Jan Koch ist Geschäftsführer der NUM GmbH, 73271 Holzmaden.