Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 06/2017, 12.06.2017

Kraftüberwachung leicht gemacht

Moderne Thermoformmaschinen zeichnen sich durch innovative Antriebs-, Heiz- und Kühlsysteme, Formpräzision, hohe Reproduzierbarkeit und ein flexibles Maschinenkonzept aus. Die Dehnungssensoren DSRT leisten einen entscheidenden Beitrag dazu.

Autor: Daniel Hunold Business Development Manager

Bilder: ZVG: Baumer Electric AG

Seit 70 Jahren entwickelt, fertigt und verkauft das deutsche Familienunternehmen Illig Werkzeuge und Hochleistungsanlagen für die Thermoformung und die Verpackungsindustrie. Die Maschinen kommen in unterschiedlichen Branchen für eine Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz. Die Rollenautomaten RDM-K und RDK beispielsweise bei der Produktion von Joghurtbechern, Kaffeekapseln, Pflanztöpfen, Pralineneinlagen, Klarsichtboxen und Fussbodenheizungen. Derzeit sind weltweit über 20 000 Maschinen von Illig 24h rund um die Uhr in Betrieb.

Qualitätssicherung beginnt beim Familienunternehmen mit der Auswahl der eingesetzten Werkstoffe. Sie erstreckt sich über die konsequente Kontrolle aller Einzelteile bis hin zur Endabnahme der 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 Abnahmeprotokoll mit den Einstelldaten und den vereinbarten Leistungen. Auch die Dehnungssensoren von Baumer durchliefen vor rund 10 Jahren diese anspruchsvollen Qualifikationsprüfungen. Sie überzeugten durch ihre hohe Genauigkeit auch in rauen Umgebungen und ihre universelle Einsetzbarkeit.

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 Form- /Stanzbetrieb (RDM–K).
Während des eigentlichen Formprozesses laufen verschiedene Prozessschritte wie Anschneiden, mechanisches Verstrecken, Formdruck aufbauen und Stanzen. Die Formaggregate der RDM-K Maschinen bewegen die kurvengesteuerten Kniehebelsysteme. 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 Dehnungssensor ist langzeitstabil. Einmal eingestellt, garantiert er dauerhaft präzise Messungen.

Herausforderung Schliesskraft am Rollenautomat getrennt formend und stanzend (RDK)
. Die Werkzeuge der heutigen Generation erlauben Taktzahlsteigerungen bis zu 60 Prozent. Auf den Rollenautomaten können Betriebe beispielsweise Rechteckschalen mit Produktionstaktzahlen von 55 Takten/min herstellen. Die Schliesskraft der Formaggregate kontrolliert ein Dehnungssensor auf der Oberbrücke. Rasch aufeinander folgende, harte Schläge und Vibrationen können ihm nichts anhaben. Durch die integrierte Verstärkerelektronik sind die von ihm an die Steuerung gesandten Signale weniger störanfällig. Fehlschaltungen lassen sich reduzieren und die Prozesssicherheit erhöhen. Im Gegensatz zu Kraftsensoren, die Fachleute individuell an die jeweilige Maschinengeometrie anpassen müssen, lässt sich der Dehnungssensor auch an schwer zugänglichen Stellen einfach auf die zu messende Maschinenstruktur aufschrauben. Der Sensor ist steckbar. Im Servicefall entfällt eine aufwendige Neuverkabelung. Dank seiner Einheitsempfindlichkeit ist der Sensor ohne neuerliche Kalibration austauschbar.

Lösungsorientierte Zusammenarbeit.
«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. «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 innovative mechanische Aufbau des Sensors ist auf eine geringe Beeinflussung der Maschinenstruktur ausgelegt. Das erlaubt ausgezeichnete Messergebnisse und eine zuverlässige und reproduzierbare Prozessteuerung. Die Sensoren gibt es mit verschiedenen Messbereichen von 100 μ - 750 μ und den Ausgangssignalen Spannungsausgang +/- 10 DVC, Passiv und mit CANopen Schnittstelle.


Weitere Informationen:
Baumer Electric AG
www.baumer.com
www.illig.de



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


Von DSRT Dehnungssensoren kontrolliert gesteuerte Schliesskraft trägt zu hoher Form- und Stanzpräzision bei