Bestandsaufnahme und Einschätzung

Motivation / Grundidee

Was ist der Auslöser (Problem, Wunsch), was ist der Zweck des Projektes. Was genau wird gemacht / hergestellt?

Die Wabeco CNC Fräse in der Metallwerkstatt (von FOS/BS Erlangen übernommen) soll in einen benutzbaren Zustand gebracht werden.

Ab wann / wie lange

Ab wann soll es los gehen? Wie lange wirst du voraussichtlich brauchen?

Maschine wurde am 21.08.2024 zum ZAM gebracht.

Zeitrahmen für die Instandsetzung noch schlecht abzuschätzen.

Kontakt

Name, Email oder Telefonnummer?

Metallwerkstatt Orga / Oliver

Projekt-Metadaten

Technische Daten

siehe Kapitel Technische Daten Wabeco CNC Fräse

Aktueller Status

siehe übergeordnetes Kapitel Wabeco CNC Fräse.

Einschätzung

Gut

X-, Y- und Z-Mechanik: Robust und hochwertig, augenscheinlich in exzellentem, geradezu neuwertigem Zustand. Zumindest grobe Erkennung von Fehlfunktion kann auch manuell überprüft werden - steht noch aus.
Frässpindel: Hochwertig und leistungsfähig. In der Anschaffung normalerweise sehr teuer. Ebenfalls nahezu neuwertiger Zustand. Funktion (auch Rundlauf) müsste geprüft werden - noch VOR anderen Schritten der Instandsetzung.

Aufgrund des guten Zustands der Mechanik und der Frässpindel erscheint es - nach derzeitigem Stand - sehr sinnvoll, die Maschine instandzusetzen. Wenn diese Maschine (wieder) funktioniert ist sie auf jeden Fall eine Bereicherung für die Metallwerkstatt des ZAM.

Schlecht

Wahrscheinlich fehlerhafte Steuerung. Der nahezu neuwertige Zustand der 20 Jahre alten Wabeco CNC Fräse lässt vermuten, dass diese praktisch nicht genutzt werden konnte. Es könnte durchaus sein, dass der Fehler auch im ZAM auftritt sich aber auch von uns nicht in der aktuell vorhandenen Steuerung beheben lässt.

Eine mögliche Lösung wäre, die komplette Steuerung durch moderne neue Technik zu ersetzen. Der Aufwand wäre relativ hoch, aber ggf. nötig. Hier müsste man verschiedene Varianten erörtern. Die Kosten bei Umbau durch Personen aus dem ZAM liegt je nach Ausführung im drei bis unteren vierstelligen Euro Bereich.

Schade

Keine linearen Encoder. Eine manuelle Nutzung mit Koordinatenanzeige (DRO - digital readout) ist bei der Maschine nicht vorgesehen. Ein Nachrüsten von linearen Encodern ist nur mit erheblichem Aufwand möglich.
Keine Rotations-Encoder. Die X,Y,Z Achsen werden über einfache Schrittmotoren (Typ 4S56Q-02154S) verfahren. Schrittverluste bleiben daher unbemerkt und können zu fehlerhaften Teilen und sonstigen Problem führen. Ein Nachrüsten von Rotations-Encodern ist nur mit erheblichem Aufwand möglich.
Keine End-Stop Schalter. Die Fräse hat leider keine Hardware-Endschalter, die ein Verfahren über die Achsen-Limits verhindern könnten. Allerdings sind pro Achse an einem der beiden Enden mechanische "Home-" Schalter installiert. Zusammen mit der bekannten Länge der jeweiligen Achse lassen sich damit zumindest Software-Limits einrichten. Das Nachrüsten von Hardware-Endschaltern ist daher nicht zwingend nötig.
Fragwürdige Verkabelung. Sämtliche Kabel von der Maschine zu den Treibern und zum Bedienpult sind zwar sauber und ordentlich, sowie in einigermaßen gutem Zustand. Allerdings sind die Kabel vergleichsweise dünn ~~und eventuell ungeschirmt~~. Hier müsste genauer untersucht werden, ob ggf. die Verkabelung zumindest Teil des Problems der fehlerhaften Funktion der Steuerung ist.
VGA Monitor. Im Bedien-Panel ist ein VGA Monitor verbaut (Hersteller ICP, Modell DM-121W-AL-R30). Es handelt sich dabei um einen 12 Zoll Monitor mit einer Auflösung von 800x600 Pixeln. Das eigentliche Display funktioniert zwar fehlerfrei und ohne Pixelfehler, aber der Monitor verliert nach dem Ausschalten die Einstellungen zur Bildgeometrie (Lage und Größe des Bildes).

Schon wegen der für heutige Software zu geringen Auflösung scheint ein Ersatz durch einen moderneren Monitor sinnvoll. Alternativ bietet sich der Verbau eines Panel-PCs an - denn einen PC braucht man ja ohnehin. Leider muss dafür das Frontblech des Bedienpanels entsprechend angepasst werden, was mit einem gewissem Aufwand verbunden ist.
Veraltete Motor-Treiber Technik. Ein Teil der "ggf. fehlerhaften Steuerung" ist die externe Box mit den Schrittmotor-Treibern für X,Y,Z und eine vierte Achse, hier "U" Achse genannt (normalerweise "A") für eine Rotationseinheit. Ganz unabhängig davon, ob die Treiber funktionieren, sind diese sicher nicht auf dem heutigen Stand der Technik (Thema Microstepping, Digitale Signal-Aufbereitung, Fehlerfall-Signalisierung...).

Auffällig ist, dass das Gehäuse zwar Leistungselektronik beinhaltet, aber weder einen aktiven Lüfter, noch einen passiven Kühlkörper besitzt - und das Gehäuse zudem allseitig geschlossen ist (keinerlei Lüftungs-Öffnungen). Die Leistungshalbleiter sind für Abführung der Wärme am Gehäuse befestigt - d.h. diese erwärmen im Betrieb das Gehäuse und somit die übrige Elektronik direkt mit.

Dies könnte ein Grund für die Fehlfunktion der Steuerung sein.

Details zur MCU Platine:

Details zur Interfaceplatine:
:
Alte PC Software. -> Muss noch geklärt werden
Frässpindel Drehzahl Einstellung per Drehregler (Poti) ohne Software-Anbindung und Drehzahl-Kontrolle.
Kühlmittelpumpe nicht per Software schaltbar.
Keine Beleuchtung. Es scheint in der Fräse keine Beleuchtung des Arbeitsraumes zu geben. Es ist jedoch wichtig zu sehen, was gerade passiert. Beleuchtung lässt sich mit vergleichsweise geringem Aufwand nachrüsten.
Kein Pendant ("Handbediengerät"). Im Lieferumfang war kein Handbediengerät enthalten, und auch in den schriftlichen Unterlagen wird keines erwähnt. Es wäre wünschenswert, die Maschine damit auszustatten. Das ist - je nach Steuerung - problemlos und jederzeit auch nachträglich möglich. Kosten liegen zwischen ca. 50 und 500 Euro.
Wahrscheinlich defektes Bohrfutter. Bei dem derzeit verbauten Bohrfutter ist eine Überwurfmutter wohl gewaltsam schief aufgedreht worden. Diese lässt sich nicht ohne weiteres abschrauben. Für Reparaturversuche müsste das Bohrfutter auf jeden Fall ausgebaut werden. Das ist aber ohne großen Aufwand möglich.

Leider scheint das Bohrfutter aber auch unrund zu laufen: In einer ersten Messung (per Hand gedreht) ca. 1/10 mm gesamt (bzw. -0.05 bis +0.05mm). Oben an der Aufnahme an der Spindel scheint es keine nennenswerte Unwucht zu geben (die Messung dort war +/- 0.00 mm).

Im "Lieferumfang" der CNC Fräse ist aber ohnehin ein Spannzangenfutter mit entsprechenden Spannzangen-Einsätzen vorhanden, die man beim Fräsen benutzt. Ein defektes Bohrfutter ist daher eigentlich nur schade, aber kein Problem.
Knickschutz am Rundstecker defekt. Die Verbindung vom Kontroll-Panel zur Steuerelektronik-Box erfolgt über ein vieradriges Kabel mit einem Rundstecker (Typ Lumberg SV60). An diesem Stecker ist leider der Knickschutz defekt. Die Stecker sind heute noch zu bekommen - ein Austausch wäre daher simpel machbar. Allerdings ist der Stecker nur nötig, wenn die vorhandene Steuerelektronik weiterhin zum Einsatz kommt.

Sonstige Erkenntnisse

Home-Taster - Pro Achse ist an der Maschine ein Homing-Taster verbaut (Hersteller Euchner, www.euchner.de, "Präzisions-Einzelgrenztaster mit Kugelstößel", Typ N01K550-M). Dieser ist als Schließer angeschlossen. Der Kontakt liegt pro Achse auf dem entsprechenden Sub-D Stecker, zusammen mit den 4 Leitungen für den Schrittmotor der Achse. Alle drei Schalter funktionieren einwandfrei.
Kabinentaster - an der Kabinentür ist ein Metallstift befestigt, der beim Schließen der Tür einen Taster betätigt. Der Kontakt geht über ein Kabel in das Kontroll-Panel, und wird von dort weitergeleitet (Rundstecker) zur Steuerplatine. Die Frässpindel läuft unabhängig vom Schaltzustand des Kabinentasters - um eine manuelle Nutzung der Maschine zu ermöglichen.
Steckdose - aus dem Bedienpanel hängt an einem Kabel eine herausgeführte Steckdose. Diese ist nicht über Relais geschaltet, wird aber durch den Notausschalter ausgeschaltet. Dort sollte die (spätere) Steuer-Elektronik und Schrittmotor-Treiber angeschlossen sein, damit diese bei Betätigung des Notaus stromlos geschaltet werden.