LIBO: Prozesshöhe des Brenners für optimale Schnitte

Plasmaschneiden ohne eine Höhenregelung, die den Abstand zwischen Brenner und dem Schneidgut konstant nachführt, ist nicht denkbar! Denn durch das Einbringen der thermischen Energie verformt sich das zu schneidende Material. Unebenheiten im Brenntisch führen ebenso zu Erhebungen oder Senken im Material. Dickes Material mag sich weniger verformen, doch dafür sind die Materialungenauigkeiten in der Dicke ein Problem. Wir sprechen dabei nicht von Millimetern, sondern von wenigen Zehnteln. Diese geringe Abweichung kann bereits über einen guten oder schlechten Zuschnitt entscheiden.

Die Höhe des Plasmabrenners beim Zuschnitt ist mit dem Augenmaß nicht einstellbar, da die Schnitthöhe sich in einem Bereich von wenigen Zehntel-Millimetern bewegt und im Brennfleck Temperaturen von rund 30.000 Kelvin herrschen - in einem solchen Lichtbogen kann das Auge nichts mehr erkennen. Außerdem arbeitet das Plasmaschneidverfahren mit recht hohen Schnittgeschwindigkeiten, bei denen jede nachträgliche Korrektur zu spät käme.

=> Daher muss diese Aufgabe von einer hochwertigen elektronische Regeleinheit oder einem mechanischen System übernommen werden.

Qualitätskriterium beim Plasmaschneiden: Prozesshöhe des Brenners

Der Platerider für Dünnbleche

Dieses Verfahren ist jedoch für den Einsatz bei dicken Blechen ungeeignet und liefert keine besonders hohe Präzision, wenn Qualitätsplasmen diese einfordern.

Häufig wurde die Höhenregelung des Plasmaschneidkopfes über einen mechanischen Abstandsteller geregelt, der über einen Pneumatikzylinder den Brennkopf auf das Blech drückte. Im Dünnblechbereich bis zu 2 mm Blechdicke wird oft ein Platerider eingesetzt. Ein Platerider bezeichnet einen pneumatisch angedrückten Rollenteller, der über eine Gewindestellmechanik einen Differenzabstand zum Blech einhält, über den Auflageschlitten mit integrierten Kugelrollen konnte der Relativabstand von der Düse zu den Kugelrollen eingestellt werden.

Das ist eine sehr einfache Lösung mit einigen Nachteilen, die aber auch heute noch bei einfachen Anwendungen zum Beispiel im Dünnblechbereich in der Klimaindustrie vorzufinden ist und dort durchaus ihre Berechtigung hat. Diese mechanische Höhenregelung des Plasmaschneidkopfes nennt man "Platerider". Bei höheren Schneidströmen brannte sich der Stromfluss auch über die Kugelrrollen in das Material ein und erzeugte unschöne Markierungen. Die Rollen nutzen bei hohen Strömen auch schnell ab und verloren auch durch die hohe Staubbelastung schnell die Möglichkeit, sich zu bewegen, so dass sie nur noch über das Blech schabten. Platerider kommen daher nur bei einfachen Schneidanlagen oder im Dünnblechbereich zum Einsatz.

Die geregelte Libo-Höhenregelung der Z-Achse

Die Qualität des Plasmaschnittes ist mitunter abhängig von einer einwandfreien Höhe.

Über einen guten und einen schlechten Plasmazuschnitt entscheiden bereits wenige zehntel Millimeter Höhendifferenz. Diese hohe Anforderung bedeutet auch eine hohe Anforderung an die Höhenregelung. Denn sie muss nicht nur geringste Abweichungen erkennen, sie muss darüber hinaus auch sehr schnell reagieren, da Plasmaschnitte nicht selten mit bis zu 6.000 mm/min von statten gehen. Darüber hinaus muss die Höhenregelung unabfällig von Umwelteinflüssen, wie Störstrahlung, Hitze, Ultraschall und Staub sein. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde als gute Lösung die Messung der Lichtbogenspannung (Abgekürzt "Libo") eingeführt. Die Lichtbogenspannung ist eine für jeden Brennertypen charakteristische elektrische Größe, die in der Schneidstromquelle abgegriffen und als Regelgröße verwendet wird. Ändert sich die Spannung zwischen dem zu schneiden Blechstück und der Elektrode schließt eine Regelelektronik auf eine damit einhergehende Änderung des Abstands und regelt den Brennersupport so lange nach, bis der Spannungssollwert wieder dem Istwert entspricht.

Dies ist jedoch nur eine stark vereinfachte Erklärung, denn in Wirklichkeit ist dieser Regelprozess noch von vielen weiteren Parametern abhängig, die von modernen und guten CNC-Steuerungen oder externen Höhenregelungen erfasst und verarbeitet werden. Manche Maschinenhersteller verfügen über eigene Libo-Entwicklungen, während andere Maschinenhersteller auf Drittanbieter setzen, die sich darauf spezialisiert haben. Wieder andere kaufen sich die Höhenregelung über interne Funktionalität der CNC-Steuerung ein, die dieses Gebiet heutzutage ebenfalls mit abdecken. Die Funktionen unterscheiden sich je nach Modell und Hersteller und es ist ratsam, sich dieses Kernelement einer modernen Schneidanlage bis ins Detail erklären zu lassen.

Arbeitet die Höhenregelung nicht perfekt, hat der Betreiber nicht selten im Nachgang Ärger mit Kundenreklamationen über ungenaue Zuschnitte oder hohe NAcharbietskosten, wie dem Entgraten. Oder er verbraucht große Mengen an Plasmaverschleißteilen, die schnell einige Tausend Euro an Mehrkosten pro Jahr ausmachen können, weil die Höhenregelung nicht exakt oder nicht schnell genug arbeitet.

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