Die korrekte Schneidhöhe - also der Abstand zwischen Düse und Material - ist von entscheidender Bedeutung für ein gutes Schnittergebnis und die Standzeit der Verschleißteile.

Unsere Plasmaschneidanlagen bieten zwei Möglichkeiten der Abstandsregelung: Rein mechanisch über einen Gleitring oder elektronisch über die Lichtbogenspannung. Beides hat Vor- und Nachteile.

Gleitring

Die Z-Achse ist schwimmend gelagert, kann sich also nach oben hin einige cm frei bewegen und liegt mit ihrem Eigengewicht (federentlastet) auf. Über gehärtete Gleitschrauben (ähnlich Schlossschrauben) wird der erforderliche Abstand Blech-Düse eingestellt. Höhenunterschiede, z.B. durch thermischen Verzug, werden ausgegelichen, indem die Schraubenüber das Blech gleiten und so die komplette Z-Achse ausheben.

Vorteile:

  • sehr einfache Bedienung, kaum Fehlbedienung möglich
  • keine Parametrierung erforderlich
  • Brennerhöhe bleibt konstant, unabhängig von Material, Schneidstrom, Düse und Schnittgeschwindigkeit
  • Brennerkörper ist bei Kollisionen geschützt

Nachteile:

  • Gleitschrauben können empfindliche Oberflächen (Alu, Edelstahl) zerkratzen
  • Brennerhöhe wird nicht immer exakt eingehalten, da liegengebliebene Schlacketeile den Brenner ausheben können
  • in manchen Fällen, z.B. beim Schneiden in U-Profilen, stört der Gleitring (hier bietet die Software aber z.B. das Schneiden ohne Gleitring)
  • Gefahr des "Hängenbleibens" an sich hochstellendem Material ist größer

THC - elektronische Höhenregelung

 

Die Lichtbogenspannung ist u.A. abhängig von der Länge des Lichtbogens, also vom Abstand Düse-Blech. Eine elektronische Regelung (PI oder PID) führt die Z-Achse so nach, dass stets eine vorgegebene Lichtbogenspannung erreicht wird.

Damit eine THC in der rauen Praxis aber auch verwendbar ist, sind einige Bedingungen zu erfüllen. Zum einen muss die Mechanik der Z-Achse ausreichend dynamisch sein, d.h. Motor und Führung müssen schnelle Bewegungen ermöglichen. Die Regelung selbst muss auf Änderungen der Sollspannung schnell reagieren, um bei hohen Schnittgeschwindigkeiten im Dünnblech die Schneidhöhe zügig anpassen zu können. Andererseits darf die Regelung selbst nicht zum Schwingen neigen. Diese Anforderungen sind mit einfachsten Zwei-Punkt-Reglern (Brenner-Auf / Brenner-Ab), wie sie im Hobbybereich Verwendung finden, nicht realisierbar.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass die THC mit der übergeordneten Bahnsteuerung interagieren kann. Wenn die Schnittgeschwindigkeit absinkt, z.B. weil diese in engen Radien nicht erreicht werden kann, muss die Höhenregelung blockiert werden, da anderenfalls die Achse auf das Blech fahren würde. Dieser Effekt tritt ebenfalls beim Schnittende oder beim Einstechen auf, da hier die Lichtbogenspannung schlagartig ansteigt, was ein unzulässiges Nachregeln der Z-Achse zur Folge hätte.

Bei der Verwendung ist zudem ein Kollisionsschutz für den Brenner erforderlich, welcher die Anlage beim Berühren eines Hindernisses stoppt und den teuren Brennerkörper vor Beschädigung schützt. Die Schutzvorrichtung besitzt idealerweise eine Zentrierung, so dass der Brenner auch wieder korrekt angebracht werden kann, ohne ihn aufwendig neu ausrichten zu müssen.

Selbverständlich berücksichtigt unser Steuerungssystem diese (und einige weitere) Faktoren!

Vorteile:

  • Schneidhöhe wird sehr konstant gehalten, dadurch Erhöhung der Verschleißteil-Lebensdauer
  • berührungslos, dadurch kein Beschädigen von empfindlichen Oberflächen

Nachteile:

  • Lichtbogenspannung ist von vielen Faktoren abhängig (Material, Rost, Stromstärke, Düse...), daher ist ein Einstellen und Erfahrung des Bedienpersonals notwendig
  • Risiko der Fehlbedienung höher, da einige zusätzliche Parameter notwendig sind

Hier ein Video, welches die Dynamik unserer elektronischen Höhenregelung gut demonstriert:


PlasmaCutCNC: THC Dynamiktest elektronische Höhenregelung
PlasmaCutCNC: THC Brenner-Kollisionsschutz
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