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End- und Referenzschalter

Know-How > CNC-Technik

Endschalter sind die wichtigsten Schalter an einer CNC-Maschine. An jeder Endstellung des Tisches in X- und Y-Richtung sollte kurz vor dem mechanischen Anschlag ein Endschalter betätigt wer-den. Die Steuersoftware stoppt darauf sofort die Achsenbewegung.

Bei der Z-Achse, also der senkrechten Bewegung des Fräsmaschinenkopfes, gibt es meist nur einen Endschalter. Dieser wird betätigt, bevor der Fräskopf seinen oberen Anschlag erreicht hat. Für den unteren Anschlag müsste die Position des Endschalters eigentlich variabel sein weil sie von der Länge des verwendeten Fräsers oder Bohrers und der Höhe des Werkstücks abhängig ist. Allerdings kann ein Endschalter vor dem unteren mechanischen Anschlag der Z-Achse sinnvoll sein, weil es sonst passieren kann, dass bei sehr dünnen Werkstücken und kurzen Werkzeugen der Fräskopf nicht die programmierte Tiefe erreichen kann und möglicherweise unbemerkt auf den Anschlag fährt. Damit ginge die Z-Position verloren und alle folgenden Z-Bewegungen wären falsch. Es lohnt also den zusätzlichen Aufwand, auch am unteren Anschlag einen Endschalter zu betätigen.

Die vierte Achse ist in aller Regel ein angetriebener Rundtisch, der so angebracht ist, dass seine Drehachse parallel zur X-Achse verläuft. Die Bewegung der vierten Achse ist somit kreisförmig und benötigt deshalb überhaupt keinen Endschalter.

Endschalter Variante 1

Dies ist sozusagen die "klassische" Möglichkeit, Endschalter anzubringen. Die Zeichnung zeigt das am Beispiel der X-Achse einer Fräsmaschine. Es werden zwei Schalter benötigt. An jedem Ende des Tisches sitzt ein Teil, das den Schalter betätigt. Vorzugsweise werden die Betätigungsteile einstellbar gemacht (Gewindeschrauben), um die Endpositionen zu justieren.
Das Problem dieser Variante ist, dass die Position des Schalters zum mechanischen Anschlag kritisch ist. Kurz bevor der Betätigungsweg des Schalters aufgebraucht ist, muss der Tisch an den mechanischen Anschlag fahren, sonst reißt das Betätigungsteil den Schalter ab, falls die Elektronik einmal versagen sollte. Dieser Weg ist kurz, meist nur 1 - 2 mm, muss aber ausreichen, um den Schalter sicher zu betätigen.



Besser ist die Variante 2, die in diesem Punkt wesentlich unkritischer ist.

Endschalter Variante 2

Bei der Variante 2 gibt es nur einen Schalter, der über schräge Rampen an beiden Enden des Verfahrweges betätigt wird. Ist die Höhe des Schalters richtig eingestellt, kann er nicht beschädigt werden, löst aber trotzdem sicher aus. Zwar kann die Steuersoftware nicht mehr feststellen, an welchem Ende des Verfahrweges der Endschalter betätigt wurde, das spielt aber keine Rolle, weil auf der CNC-Schnittstelle alle Endschalter auf einen Schnittstellenpin zusammengeführt werden.


Referenzschalter

Maschinen, die über keine Rückmeldung für die absolute Position ihrer Achsen verfügen (das sind praktisch alle erschwinglichen CNC-Maschinen), müssen eine Möglichkeit haben, das Meßsystem und die Position des Maschinentisches zur Deckung zu bringen. Dazu dient ein Referenzschalter an jeder Achse.

Nach dem Einschalten der Maschine oder wenn aus irgendwelchen Gründen die Position einer oder mehrerer Achsen verloren gegangen ist, wird eine Referenzfahrt durchgeführt. Dabei wird jede Achse der Maschine soweit verfahren, bis der jeweilige Referenzschalter betätigt wird. Der in der Grundeinstellung der Steuersoftware vorgegebene Abstand zwischen Referenzschalter und Maschinennullpunkt wird als aktuelle Position der Achse im Meßsystem gespeichert. Der Referenzschalter muss also nicht am Ende des Fahrweges angebracht sei, sondern kann an einer beliebigen Position sitzen.

Als Referenzschalter sollten keine mechanischen Schalter zum Einsatz kommen, weil diese nicht so genau arbeiten. Am besten sind induktive Schalter, die auf die Annäherung eines Metallstücks (am besten Stahl) reagieren. Mehr dazu hier.

Beachten Sie bitte, dass induktive Näherungsschalter zwar gegen Flüssigkeiten unempfindlich sind, nicht aber gegen Metallspäne. Die Schalter sollten also so angebracht werden, dass sich keine Späne darauf absetzen können. Am einfachsten ist das, wenn der Schalter mit der Schaltfläche nach unten montiert wird. Leider ist das aus Platzgründen nicht immer möglich. Wenn Sie allerdings nur Holz und Kunststoff fräsen, spielt das alles keine Rolle.

Referenzschalter Variante 1

Bei dieser Variante wird der Referenzschalter am Ende des Verfahrweges betätigt, kurz be-vor der Endschalter ausgelöst wird. Das hat wieder den Nachteil, dass die Abstände zwischen Referenzschalter, Endschalter und mechanischem Anschlag kritisch sind und genau eingestellt werden müssen, um Beschädigungen der Schalter zu vermeiden.



Referenzschalter Variante 2

Diese Variante ist wesentlich unkritischer. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass der mechanische Anschlag erreicht ist, bevor die Betätigung des Referenzschalters den Endschalter beschädigen kann.



Referenzschalter Variante 3

Dies ist die einfachste Möglichkeit, End- und Referenzschalter an der Maschine anzubringen. Es gibt nur einen induktiven Schalter, der die Aufgabe der Endschalter und des Referenzschalters übernimmt. Allerdings muss sichergestellt sein, dass die Steuersoftware diese Konfiguration unterstützt. Mit Mach3 ist das aber kein Problem.









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