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Kosteneffiziente Schliesskraftüberwachung in Rollenautomaten : Ausgabe 14/2017, 06.09.2017

Zuverlässige und reproduzierbare Prozesssteuerung

Seit 70 Jahren entwickelt, fertigt und verkauft das deutsche Familienunternehmen Illig Werkzeuge und Automaten für die Thermoformung und die Verpackungsindustrie. Kurze Werkzeugwechselzeiten sowie geführte Wartung und vorbeugende Instandhaltung steigern ihre Leistungsfähigkeit und Anlagen-verfügbarkeit. Dehnungssensoren von Baumer leisten einen entscheidenden Beitrag dazu.

Autor: Daniel Hunold, Business Development Manager, Baumer, Text und Fotos

Illig-Maschinen kommen in unterschiedlichsten Branchen für eine Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz. Die Rollenautomaten RDM-K und RDK z. B. bei der Produktion von Joghurtbechern, Kaffeekapseln, Pflanztöpfen, Pralineneinlagen, Klarsichtboxen und Fussbodenheizungen. Derzeit sind weltweit über 20 000 Hochleistungsmaschinen von Illig rund um die Uhr in Betrieb. Dass dabei Qualität hoch geschrieben wird, versteht sich von selbst.

Einhaltung hoher Qualitätsstandards garantieren den Erfolg

Qualitätssicherung beginnt bei Illig mit der Auswahl der eingesetzten Werkstoffe. Sie erstreckt sich über die konsequente Kontrolle aller Einzelteile bis hin zur Endabnahme der fertigen Maschinen. Der hohe Eigenfertigungsanteil des Systemanbieters bei allen wesentlichen Teilen der Maschinen trägt zur Sicherstellung von Fertigungs- und Produktqualität bei. Im Rahmen konsequenter Erprobung aller Maschinen und Werkzeuge unter produktionsähnlichen Bedingungen erhält der Kunde ein ausführliches Abnahmeprotokoll mit allen Einstelldaten und den vereinbarten Leistungen. Auch die Dehnungssensoren von Baumer durchliefen vor ca. 10 Jahren diese anspruchsvollen Qualifikationsprüfungen. Sie überzeugten durch ihre hohe Genauigkeit auch in rauen Umgebungen und ihre universelle Einsetzbarkeit.

Dehnungen sind vom Material und der Geometrie abhängig

Dehnungssensoren messen Kraft indirekt. Eine Krafteinwirkung erzeugt in einer mechanischen Struktur immer Dehnungen. Diese Dehnungen sind von der Geometrie der zu messenden Struktur und des E-Moduls des Materials abhängig. Während der Inbetriebnahme jeder Maschine werden die erfassten Dehnungswerte auf Kraft kalibriert. Das garantiert das optimale Zusammenspiel aller Komponenten und damit Prozesssicherheit.

Auf Basis statistischer Daten, welche die Dehnungssensoren während Qualifikation und Inbetriebnahme der Thermoformmaschinen ermitteln, erstellt Illig Konstruktionsrichtlinien für Maschinenanpassungen und Neuentwicklungen. Das steht für kontinuierliche Weiterverbesserung des Unternehmens.

Kraftüberwachung am Rollenautomat für den Form-/Stanzbetrieb

Während des eigentlichen Formprozesses laufen verschiedene Prozessschritte wie Anschneiden, mechanisches Verstrecken, Formdruck aufbauen und Stanzen. Die Form-aggregate der RDM-K-Maschinen werden mit dem kurvengesteuerten Kniehebelsystem bewegt. Die auf den beiden Kniehebeln am Untertisch angebrachten Dehnungssensoren DSRT überwachen dabei die hohen Form- und Stanzkräfte. Je nach Foliendicke wenden die beiden Formtische mehr oder weniger Kraft für die Formung des Halbfabrikats auf.

Eine vordefinierte Kraft darf sich über den ganzen Zyklus hinweg nicht über die Toleranzgrenzen hinaus bewegen. Bei Abweichungen kann sie der Maschinenführer am Bildschirmbedienfeld unmittelbar korrigieren. Das verhindert die vorzeitige Abnutzung der Form- und Stanzwerkzeuge und stellt gleichbleibende Produktqualität sicher. Der DSRT ist langzeitstabil. Einmal eingestellt, garantiert er dauerhaft präzise Messungen.

Herausforderung ist die Schliesskraft am Rollenautomat

Die Werkzeuge der heutigen Generation erlauben Taktzahlsteigerungen bis zu 60 %. Auf den RDK-Maschinen lassen sich z. B. Rechteckschalen mit Produktionstaktzahlen von 55 Takten/min herstellen. Die Schliesskraft der Formaggregate kontrolliert ein Dehnungssensor auf der Oberbrücke. Rasch aufeinanderfolgende, harte Schläge und Vibrationen können ihm nichts anhaben. Durch die integrierte Verstärkerelektronik sind die von ihm an die Steuerung gesandten Signale weniger störanfällig. Fehlschaltungen werden reduziert und die Prozesssicherheit erhöht. Im Gegensatz zu Kraftsensoren, die individuell an die jeweilige Maschinengeometrie angepasst werden müssen, kann der DSRT auch an schwer zugänglichen Stellen einfach auf die zu messende Maschinenstruktur aufgeschraubt werden. Der Sensor ist steckbar. Im Servicefall entfällt eine aufwendige Neuverkabelung. Dank seiner Einheitsempfindlichkeit ist der Sensor ohne neuerliche Kalibration austauschbar.

Lösungsorientierte Zusammenarbeit hält die Kosten tief

«Mit den universell einsetzbaren Dehnungssensoren DSRT von Baumer haben wir ideale Komponenten für unsere innovativen Druckluftformautomaten gefunden», bestätigt Andreas Raisch, Entwicklungsingenieur für Messtechnik bei Illig. «Wir sind sehr zufrieden. Mit nur einem Sensor decken wir mehrere Applikationen ab. Das hält unsere Kosten für Beschaffung und Logistik niedrig. Die Dehnungssensoren sind zuverlässig und fallen kaum aus. Darauf legen wir im Zusammenhang mit der weltweiten Auslieferung unserer Maschinen grossen Wert. Auch eine Produktverfügbarkeit über den ganzen Maschinenlebenszyklus hinweg ist uns wichtig.»

Der ganz spezielle mechanische Aufbau des Sensors ist auf eine möglichst geringe Beeinflussung der Maschinenstruktur ausgelegt. Das erlaubt sehr gute Messergebnisse sowie eine zuverlässige und reproduzierbare Prozesssteuerung. Die Sensoren gibt es mit verschiedenen Messbereichen von 100 bis 750 µ und den Ausgängen: Spannungsausgang ±10 DVC, Passiv und CANopen. 

Infoservice

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sales.ch@baumer.com, www.baumer.com



Auf den Hochleistungsdruckluftformautomaten sind mit bis zu 10 unterschied­lichen Form­programmen nahezu alle Formteilvarianten möglich


Kapselkaffee ist im Trend. Weltweit werden heute über 95 % der thermogeformten Kaffeekapseln auf RDM-K-Maschinen von Illig hergestellt


Auf dem Kniehebel überwacht der Dehnungssensor DSRT die Schliesskraft der RDM-K-Maschinen zuverlässig und sicher

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Sektion 10: Sensoren

Sektion 46: Vision Systems