Einzigartige CNC Plattform bietet Maschinenherstellern beinahe unlimitierte Konfigurationsflexibilität

Bekannt als Flexium+, ermöglicht diese modulare und "sichere" Plattform den OEMs durch eine kosten- und leistungsoptimierte CNC-Architektur ein weites Spektrum von Maschinentypen zu standardisieren – von kleinen Maschinen mit wenig Achsen bis hin zu grossen, mehrzelligen Fertigungseinrichtungen mit über 200 Achsen und Spindeln. Auf diese Art ermöglicht die offene CNC-Architektur drastisch geringere Entwicklungs- und Unterhaltskosten, sowie eine schnellere Produkteinführungszeit.

Flexium+ baut auf der Architektur von NUM’s Flexium CNC – der am schnellsten wachsende und erfolgreichste CNC Kern in NUM’s 50 jähriger Geschichte, auf. Um noch grössere Flexibilität, dynamische Leistungsfähigkeit und Genauigkeit anbieten zu können enthält die neue Hardwareplattform ebenfalls neue Antriebsverstärker mit integrierter Safety Funktionen, eine Safety SPS, sichere Ein- und Ausgangsmodule sowie ein Multiprozessor Touch-Bedienfeld. Die vollständig personalisierbare neue HMI-Software (Mensch-Maschine-Interface) enthält eine durchgängige und intuitive Bedienphilosophie, welche Berührungsgesten durch die Hand ausgeführt, erkennen kann. Komplettiert wird das System durch eine Soft-SPS (DoDeSys V3.x), umfangreiche CNC Funktionen, Konfigurations- und Inbetriebnahme-Tools, sowie einen effizienten 3D-Simulator für Teileprogramme zur Überprüfung und Visualisierung von Bearbeitungsprozessen.

Es stehen drei CNC Konfigurationen Flexium+ 6, Flexium+ 8 und Flexium+ 68 zur Verfügung wodurch dem Maschinenhersteller die Möglichkeit geboten wird technisch und wirtschaftlich immer die optimale Lösungen für verschiedene Werkzeugmaschinenapplikationen einzusetzen. Flexium+ 6 und Flexium+ 8 erlauben das Steuern von bis zu vier interpolierenden Achsen sowie einer Spindel wobei sich die Flexium+ 8 besonders für Maschinen mit hohen Flexibilitätsanforderungen. Flexium+ 68 unterstützt grössere und komplexere Maschinen und bietet bis zu acht CNC-Kanäle, mit je bis zu neun interpolierende Achsen und insgesamt bis zu 32 Spindeln. Eine einzelne Flexium+ 68 CNC kann bis zu 32 angeschlossene Geräte steuern, von denen alle entweder interpolierende Achsen oder Spindeln sein können. Diese universelle Steuerungsbetrachtung vereinfacht die Spindel/C-Achs-Umschaltung und verschafft eine ausgezeichnete Grundlage für Mehrspindel- Anwendungen, wie dies bei Transfermaschinen häufig erforderlich ist.

"Die Möglichkeit mit einer einzigen CNC – Steuerungsarchitektur eine breite Palette von Maschinen abdecken zu können, erlaubt es auch kleineren und mittleren Maschinenherstellern eine grosse Palette an Maschinen an Markt rentabel anzubieten, obschon die Entwicklungsressourcen meist limitiert sind " sagt NUM’s CEO Peter von Rüti.

Eine erweiterte Teileprogrammstruktur ermöglicht Maschinenherstellern, den gesamten Vorteil der neuen CNC- Flexibilität auszuschöpfen. Jeder Kanal bearbeitet asynchron sein eigenes Teileprogramm und operiert autonom, beinahe so als hätte er einen eigenen zugehörigen CNC-Kern, oder er synchronisiert sich mit anderen Kanälen. Die Kontrolle von einer oder mehreren Achsen oder Spindeln kann jederzeit per Kommando von einem Kanal zu einem anderen übergeben.

In jedem Kanal können bis zu vier Spindeln in einem "Master/Slave"-Verbund, mit Echtzeitkontrolle ihrer Geschwindigkeit, Richtung und Indexierung betrieben werden. Dies vereinfacht die Implementation von komplexen Bearbeitungsoperationen. Die "Master"-Spindel erledigt CNC Funktionen wie konstante Schnittgeschwindigkeit (CSS constant surface speed) während der Werkstück Durchmesser bei der Bearbeitung ändert, oder synchronisiert die Winkelposition beim Gewindeschneiden in Echtzeit.

Durch das zusammenschalten mehrerer Flexium+ 68 CNC-Kerne via Real-Time Ethernet können CNC Systeme mit mehr als 200 interpolierenden Achsen realisiert werden. Die Möglichkeit, mehrere CNC Kerne zu synchronisieren und trotzdem nur eine einzige SPS Software zu haben, ist ein Alleinstellungsmerkmal der NUM CNC Architektur.

Um den OEMs zu helfen, effiziente Maschinen-Sicherheitssysteme zu implementieren, stellt Flexium+ eine umfassende und ins System integrierte Safety Architektur, bekannt als NUMSafe, zur Verfügung. Alle Sicherheitsrelevanten Systemaktionen werden von einer Safety-SPS überwacht. In Kombination mit den neuen NUM Safe I/O Modulen und den Antriebsreglern – welche mit sicherer Geschwindigkeitsüberwachung ausgerüstet sind – erlaubt die "Safety"-SPS den Maschinenherstellern flexibel und mit wenigen Zusatzkomponenten die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. NUMSafe ist universell anpassbar, erfordert minimale Zusatzverdrahtung und basiert auf dem "Fail Safe over EtherCAT" (FSoE) Protokoll, wodurch die Integrität aller sicherheitsrelevanten Daten gewährleistet ist. Die Architektur erfüllt den EN ISO 13849-1 Maschinen-Sicherheitsstandard bis zu PLe und den EN 61800-5-2 Sicherheitsstandard für Antriebe bis zu SIL 3.

NUMDrive X ist als mono oder bi – Achsregler in Versionen für einige wenige Ampere bis hin zu Reglern für 200 Ampere verfügbar. Seine grosse Kompaktheit und hohe Integration macht ihn zu einem der kleinsten Antriebe dieses Typs auf dem Markt. Um die Anwendung zu vereinfachen, verfügt der Antrieb über die Basisfunktion"Safe Torque Off". Zusätzlich bietet eine weitere Ausbaustufe auch die Sicherheitsfunktionen "Safe Operating Stop, Safe Stop 1, Safe Stop 2, Safety­Limited Speed und Safety-Limited Positions".

NUMDrive X Servodrives sind signifikant schneller als NUM’s frühere Generationen der NUMDrive C. Die überarbeitete DSP Steuerung erhöht die CNC-Antriebs-Schnittstellengeschwindigkeit um 100 Prozent. Zusammen mit Verbesserungen der Antriebs-Bandbreite von 25 Prozent und schnelleren Beschleunigungsalgorithmen, muss der Maschinenhersteller nicht auf feine Auflösungen bei grossen Achsverfahrwege verzichten, oder hohe Vorschubgeschwindigkeiten gegen Positionsgenauigkeit tauschen. Einhergehend mit einer feineren Interpolationen und Geschwindigkeitskontrolle konnte durch neue Berechungsalgorythmen insgesamt CNC-Auflösung und Genauigkeit weiter verbessert werden.

Durch eine Software-Tool Architektur mit einheitlichem "Look & Feel" konnte die Entwicklung von Applikationen bei Flexium+ verkürzt werden. Alle CNC-, Antriebs, I/O-, Automations- und "Safety" SPS- Funktionen sind in einem einzigen Tool zusammengefasst worden. Das Tool bietet für die SPS Programmierung eine Auswahl von IEC 61131-3 konformen graphischen und textorientierten Programmiersprachen, während die "Safety"-SPS mit einfachen Anweisungen, Funktionsblöcken und Booleschen Operatoren programmiert wird. Im Gegensatz zu Konkurrenzprodukten bietet Flexium+ auch ein gänzlich flexibles und anpassbares HMI, welches es den OEMs ermöglicht, ihre Maschinen durch verbesserte Ergonomie aufzuwerten.

NUM’s neues Touch Bedienfeld unterstützt Dual-Touch Hand-Gesten, wie "Wischen", "Ziehen" und "Drehen". Um die Bedienung schneller und einfacher zu machen und die Systemkosten zu reduzieren ersetzen virtuelle Bedienfelder physikalische.

Von Hand geschriebene oder mit einem CADCAM generierte Teileprogramme können schnell und einfach verifiziert und optimiert werden indem NUM’s Flexium 3D Simulations-Software auf einem Offline PC benutzt wird. Alternativ läuft die Simulations-Software auch auf dem neuen Bedienfeld. Das System unterstützt dabei zwei Verfahren. Die Offline Simulation, wobei hier die Simulation vor der Bearbeitung stattfindet oder die Online Simulation. Hier findet die Simulation während der Bearbeitung des simulierten Werkstückes statt. Anwender können den Pfad des Werkzeugmittelpunktes (TCP) darstellen, den Materialabtrag simulieren und Kollisionen erkennen. Als Standardumfang kann die Simulationssoftware eine grosse Vielfalt von Maschinen und Funktionen visualisieren. Unter anderem Einstechen, Gewindeschneiden und Gewindebohren auf 3- bis 5-Achs Drehmaschinen, Fräsen und Bohren auf unterschiedlichen 3-Achs Maschinen, Konturschneiden (Wasserstrahl) usw.

Es existiert eine grosse Vielfalt von Anwendungs-Software, welche Bearbeitungsverfahren wie Schleifen, Drehen, Fräsen und Schneiden, aber auch Drücken, Zahnradbearbeitung, usw. abdeckt. Für Wasserstrahl- und Plasma-Schneid-Maschinen wurden die Bearbeitungsverfahren mit einer Funktion ergänzt, welche die bei diesen Anwendungen typische Strahlkonizität kompensiert. Mit der Funktion ‚tilted nozzle management‘ kann trotz eines konischen Schneidstrahls auch bei Formschnitten vollautomatisch bei eine senkrechte Schneidkante erreicht werden.

Die Flexium+ CNC Plattform wird durch NUM’s umfangreiches Portfolio an Motoren abgerundet. Die neuen NUM Motorenbaureihen SHX und SPX sind sogenannte "single cable motors". Es ist durch eine innovative digitale Encoderschnittstelle gelungen sämtliche Gebersignale über zwei Adern im Leistungskabel an den Antriebsverstärker zu übertragen. Dadurch kann auf das Geberkabel vollständig verzichtet werden. Der Motor wird also nur noch durch ein Kabel mit dem Antriebsverstärker NUMDrive X verbunden, wodurch sich neben der Hardware (Kabel, Stecker) auch Installationszeit reduziert.