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Ein Brikett nach dem anderen

Mit induktiven Linearwegsensoren Montage- und Justagezeiten verkürzen
Ein Brikett nach dem anderen

An den Brikettierpressen und Schreddern von Weima erfassten bislang induktive Näherungsschalter die Wege von Pressstempel, Pressform und Vorverdichter. Um Produktions- und Servicezeiten zu reduzieren, ersetzt der Maschinenbauer die aufwändigen Konstruktionen jetzt mit dem induktiven Linearwegsensor LI-Q25 von Turck. Anwender profitieren zudem von der Möglichkeit zur Visualisierung und Fernsteuerung der Maschinen.

Der Autor Helmut Röder ist Vertriebsspezialist bei Turck in Mülheim

Wenn Umweltgesetze auf den Weg gebracht werden, sieht man im schwäbischen Ilsfeld ganz genau hin. Dort baut die Weima Maschinenbau GmbH Brikettierpressen und Zerkleinerer, sogenannte Schredder. Das Unternehmen hat schon öfter von solchen Gesetzesänderungen profitiert: So dürfen holzverarbeitende Betriebe seit rund 20 Jahren Pressspanplatten nicht mehr stückig verbrennen, stattdessen müssen sie Holzabfälle zerkleinern und unter Zuführung von Sauerstoff verbrennen. Erst damit entstehen die nötigen Temperaturen, um etwaige Gifte aus Klebstoffen und Lacken vollständig zu verbrennen. Die Schredder verkaufen sich seither noch besser.
Mit seinen Zerkleinerern und Brikettierpressen zählt Weima zu den Markführern in Europa. In beiden Produktgruppen setzt das Unternehmen jetzt den induktiven Linearwegsensor LI-Q25 von Turck ein. In zwei Zerkleinerern und in der weiterentwickelten Brikettierpresse TH 1500 M sowie im größeren Modell TH 3400 M versehen die verschleißfreien Wegmesser heute ihren Dienst.
Wegmessung der Doppelmatrize
Seit Weima 1986 mit dem Bau der Maschinen begann, hat das Unternehmen zum Erfassen der Wege in seinen Pressen induktive Näherungsschalter eingesetzt. In jeder Brikettierpresse müssen drei Wege oder Stellungen erfasst werden: Der Weg des Vorverdichters, der aus den Sägespänen einen Quader presst, der Weg des Pressstempels, der die Späne in die Brikettform presst, und der Weg der Doppelmatrize, der Form, in die der Stempel die Holzspäne zu Briketts presst.
Das Pressen erfolgt im rechten Teil der Maschine zwischen den Auswurfschächten. Als Pressform dient eine Doppelmatrize. Es wird immer ein Brikett nach dem anderen gepresst. Während in der rechten Form gepresst wird, schiebt die Maschine das fertige Brikett aus der linken Form nach außen. Im Anschluss wird die linke Form vor den Presszylinder gefahren, wieder ein Brikett gepresst und gleichzeitig das fertige Brikett aus der rechten Form nach außen geschoben und so weiter.
Eine der Formen der Doppelmatrize muss sich dabei immer exakt vor dem Pressstempel befinden. Anderenfalls würden die rund 600 Bar, mit denen die Presshydraulik der größten Brikettierpresse anschiebt, nicht auf die Sägespäne, sondern auf die Metallform treffen. Der entstehende Schaden käme einem wirtschaftlichen Totalschaden der Maschine gleich.
Statt der Näherungsschalter erfasst jetzt ein induktiver Linearwegsensor von Turck die Stellung der Pressform. Dessen Vorzüge beginnen schon bei der Installation: Die Monteure mussten die Näherungsschalter eindrehen, justieren, provisorisch fixieren und abschließend sichern. „Der Schalter wurde auch schnell mal abgefahren, wenn er nicht exakt justiert war“, beschreibt Weima-Vertriebsleiter Jörg Töpfer die Problematik.
Nun befestigen die Monteure lediglich den Linearwegsensor am Hubzylinder der Doppelpressform und koppeln den geführten Positionsgeber des Sensors mit dem Hubkolben. Die Elektriker teachen den Sensor dann über die SPS. Die Steuerung fährt dazu jeweils einmal die Positionen „Linksstellung“ und „Rechtsstellung“ an und erfasst die entsprechenden Messwerte des Linearwegsensors als Schaltpunkte. Die Weima-Spezialisten haben den Sensor wie einen Schalter programmiert. Die Steuerung wertet das analoge 4…20-mA-Signal nur bezüglich der beiden Positionen der Doppelmatrize und zur Visualisierung aus.
Wegmessung des Pressstempels
Zur Erfassung des Presswegs setzt das Unternehmen ebenfalls auf einen induktiven Linearwegsensor LI-Q25, der die beiden Näherungsschalter ersetzt, die bislang die Anfangs- und Endstellung des Presskolbens (Pressstempel) erfassten. Weima montiert den Wegmesser am Hydraulikzylinder und koppelt den Positionsgeber mit dem Presskolben. Die Montage und Kalibrierung ist so einfach wie beim Sensor an der Doppelmatrize. Die SPS kalibriert ihn fast von selbst.
„Die Einstellproblematik ist nicht mehr da. Früher hatte ich einen Näherungsschalter, musste die Positionen anfahren und den Sensor so lange verschieben, bis der Eingang schaltet“, erklärt Thomas Steiner, verantwortlich für Elektrik und Schaltschrankbau bei Weima. „Jetzt fahre ich eine Position an, schreibe den Messwert ab und definiere ihn als hinten beziehungsweise vorne. Auf fünf Millimeter hin oder her kommt es bei der Montage des Sensors nicht an, weil die Kalibrierung erst danach erfolgt.“
Ein zentraler Vorteil der Wegmessung mit dem induktiven Resonator-Messprinzip von Turck gegenüber einem magnetostriktiven Verfahren ist, dass das induktive System magnetfrei arbeitet. Es basiert auf einem Schwingkreis, den der Positionsgeber (Resonator) und das Spulensystem des Sensors bilden, und ist damit resistent gegen Beeinflussung durch Magnetfelder oder Metallumgebungen. Für Weima bietet das Messsystem neben seiner Störsicherheit den Vorteil, dass Metallspäne und Metallstaub nicht den Positionsgeber zusetzen.
Linearwegmesser statt Perlenkette
Der dritte Linearwegsensor erfasst den Weg des Vorverdichters, der sich über der Presskammer befindet. Er presst die Späne mit leichtem Druck zusammen, damit sie nicht unkontrolliert in den Pressraum rieseln. Der Vorverdichter dosiert das Pressgut in die Presskammer und benötigt dazu permanent Informationen über seinen aktuellen Verfahrweg. Im Druckmodus führt er eine definierte Menge an Holzspänen zu. Im Längenmodus führt er nach und nach Späne zu, bis die definierte Standardlänge des Briketts erreicht ist.
Bislang haben sich die Weima-Techniker mit einer selbstkonstruierten Linearwegmessung beholfen. Ein Näherungsschalter ermittelte den Weg des Kolbens, indem er eine Perlenkette am Zylinder abtastete. Die Kette bestand abwechselnd aus metallischen und nicht-metallischen Kugeln. Während der Fahrt des Kolbens erfuhr der Näherungsschalter Schaltimpulse durch die vorbeiziehende Kette, die steuerungsseitig gezählt wurden, um die gefahrene Wegstrecke zu ermitteln. Die Konstruktion war ungenau und musste aufwändig installiert und kalibriert werden.
In dieser Anwendung kann der LI-Linearwegsensor seine Stärke ausspielen – gefragt sind nicht nur Schaltinformationen, sondern präzise Positionsinformationen. Die Einstellung erfolgt, wie in den anderen beiden Fällen, über eine Teachroutine der Steuerung. Steiner schätzt auch die Möglichkeit, den gesamten Pressvorgang am Display darstellen zu können: „Die Visualisierung ist sehr wichtig für uns. Der Anwender kann den gesamten Pressvorgang über die Visualisierung am Display eins zu eins verfolgen und einstellen. Sollte die Maschine einmal an einer schlecht erreichbaren Position stehen, kann er vom Schaltschrank aus alle Parameter einstellen, das ging früher nicht.“
Mehrwert durch Visualisierung und Fernsteuerung
„Mit der Turck-Technologie sind wir unseren Wettbewerbern einen Schritt voraus. Bisher setzt kein Wettbewerber einen Linearwegmesser ein, sondern nur Endschalter oder Näherungsschalter. Der Einstellungsaufwand im Produktions- und Servicebereich ist damit wesentlich höher“, erklärt Vertriebsleiter Töpfer. „Außerdem haben wir mit der Turck-Technologie unsere Maschine wirklich weiter entwickelt, nicht nur neu aufgelegt. Die Möglichkeiten der Visualisierung und Fernsteuerung schaffen einen echten Mehrwert.“
Töpfer räumt ein, dass der Preis für die neue Lösung über dem der einzelnen Näherungsschalter liegt, ergänzt aber, dass die Kosten früher an anderer Stelle, nämlich in der Produktion und im Service aufgelaufen sind. Der Prokurist weiß, dass man für eine aussagekräftige Kalkulation nicht nur zwei Komponenten und ihren Listenpreis vergleichen darf. Man muss Gesamtlösungen und ihren Effekt auf alle Kosten über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg betrachten und dann entscheiden. „Am Ende stimmt das Preisniveau wieder“, schließt Töpfer.
Halle 9, Stand H55 Turck, Tel.: 0208 4952-0, E-Mail: more@turck.com
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