Sensorik aus einer Hand sorgt für
effiziente Prozesse in Schälmaschinen

Sensorik aus einer Hand sorgt für effiziente Prozesse in Schälmaschinen
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EJP Schälmaschine PM 35
06.07.2016 | Wer in der Werkzeug- und Maschinenbaubranche gleichbleibend hohe Produktqualität abliefern muss, arbeitet möglicherweise mit Werkstoffen, die zuvor auf Schälmaschinen von EJP bearbeitet wurden. Diese machen aus Stahl- oder Titanrohlingen jenes Ausgangsmaterial, aus dem nachfolgend Bauteile und Komponenten in höchster Präzision entstehen. Intelligente Sensorik von Balluff trägt mit dazu bei, dass sich Kunden von EJP auf hochgradig automatisierte und zuverlässige Produktionsabläufe verlassen können.

Zulieferer im Bereich des Anlagen-, Automobil- und Flugzeugbaus wollen sicher gehen, dass ihnen zur Herstellung ihrer Präzisionsprodukte stets Werkstoffe in der geforderten Qualität zur Verfügung stehen. Die für die Produktion notwendigen Ausgangsprofile werden häufig aus Halbzeugen wie Stahlstangen gesägt und anschließend Schritt für Schritt zum gewünschten Bauteil verarbeitet. Das erforderliche Rohmaterial kommt direkt aus dem Stahlwerk. Weil diese Stangen jedoch nicht wirklich rund, die Oberflächen verzundert sind und Walzfehler beinhalten, müssen sie in einem ersten Arbeitsschritt auf das vom Kunden gewünschte Maß resp. Qualität gebracht werden. Diese Aufgabe leisten Schälmaschinen, wie sie die EJP Maschinen GmbH mit Sitz in Baesweiler bei Aachen herstellt. Das seit 1981 bestehende Unternehmen mit Niederlassungen in Italien, Korea und China entwickelt, konstruiert und stellt mit insgesamt 120 Mitarbeitern Maschinen, Hilfseinrichtungen und Anlagen für die Blankstahl- und NE-Metall-Fertigung her. Darunter modernste Richt-, Zieh- und Schälanlagen mit zum Teil beachtlichen Abmessungen.


Schälmaschinen von EJP bearbeiten Stangen aus Stahl, Titan, C45 und andere Legierungen mit einer Länge von bis zu zwölf Metern auf Zielbearbeitungsdurchmesser von 10 bis 220 Millimeter. Ein kompakter Schälblock mit vier radial angeordneten Messern häutet quasi das Material, den Kundenwünschen nach Durchmesser und Oberflächeneigenschaften entsprechend. „Mit unseren Maschinen schaffen wir Genauigkeiten bis zu drei hundertstel Millimeter bei einem Biegemaß von weniger als einem Millimeter auf den laufenden Meter, ohne dass unerwünschte Spannungen im Material auftreten.“, betont Patrick Schumacher, Produktionsleiter bei EJP. „Ohne solche Maschinen wäre der Automobil- und Maschinenbau nicht denkbar!“. Wer aus den von Schälmaschinen bearbeiteten Halbzeugen nachfolgend Kugellager, Kolbenstangen, Bolzen, Wellen, Getriebe- oder andere Bau- und Maschinenteile herstellt, kann sich auf hohe Qualitätsstandards verlassen, um seinerseits die von den Endkunden geforderte Qualität und Präzision liefern zu können.


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Materialerkennung des Auslaufrollgangs

Schälanlagen von EJP bestehen im Kern aus einem Vorlagentisch, der zentralen Schälmaschine sowie einer Ausgabeeinheit. Zunächst werden die angelieferten Rohlinge in einer Belademulde abgelegt. Im ersten Schritt stapelt eine Hubeinheit die Stahlstangen auf den Beladetisch. Parallel aneinander liegend reihen sich diese in Warteposition vor der Einwurf-Station auf. War in früheren Maschinen noch Sensorik von unterschiedlichen Herstellern verbaut, stammt diese heute fast ausschließlich von Balluff: Über die gesamte Anlage verteilt sorgen induktive, opto-elektronische, Magnetfeld-, Ultraschall-Sensoren sowie Lichtgitter dafür, dass sämtliche Prozesse entlang der Maschine geordnet, automatisiert und effizient ablaufen. „Das hat Vorteile für unsere Kunden: Alles aus einer Hand vereinfacht die Lagerhaltung, Balluff genießt in der Branche einen exzellenten Ruf und ist praktisch weltweit vertreten.“, ergänzt Patrick Schumacher.


Induktive Sensoren von Balluff sind robust, verschleißfrei und verschmutzungsunempfindlich. Die Schaltabstände bleiben bei unterschiedlichen Materialien wie Stahl, Kupfer, Messing oder Titan gleich, ein Nachjustieren beim Chargenwechsel entfällt. Am Eingang der Schälmaschine haben induktive Sensoren sowohl den aktuellen Materialstand der Belademulde als auch des Beladetisches im Visier. Fällt der Vorrat unter eine definierte Anzahl, löst der Sensor automatisierte Nachschubaktivitäten aus. Signalisiert der an der zuführenden Einrollbahn installierte induktive Sensor „frei“, setzt die Anlagensteuerung einen mechanischen Einwurfmechanismus in Gang, der die vorderste Stange vom Beladetisch auf das angetriebene Rollenband befördert. Dieses transportiert den Stahlrohling in Richtung Schäleinheit. Ein die Stange aufnehmendes Rollenpaar misst über einen Inkrementalgeber in Verbindung mit einem weiteren induktiven Sensor von Balluff quasi en passant die exakte Länge des durchlaufenden Stahls. Nach der Längenvermessung passiert das Werkstück ein Lichtgitter von Balluff, das den bei der Verarbeitung leicht tänzelnden Stahl zuverlässig erkennt. Lichtgitter eignen sich insbesondere zur Erfassung breiter und sehr großer Objekte. Bei Bedarf lassen sich gleichzeitig Höhe bzw. Breite eines Objekts ausgeben. Bei Eintritt des Rundstahls in Erfassungsbereichs des Lichtgitters veranlasst die Prozesssteuerung, dass sich die zentrale Vortriebseinheit für den einlaufenden Stab öffnet. Zwei hinter- wie übereinander angeordnete, von Servomotoren angetriebene Rollensets, gegeneinander um etwa 4 Grad in Laufrichtung des Stabes versetzt, nehmen den Stahlrohling mit einem Druck von 80 bar in die Mangel. Das treibt den Stahl nicht nur nach vorne, sondern dreht ihn gleichzeitig langsam gegen den Uhrzeigersinn.


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Auslaufrollgang

Nur wenige Zentimeter weiter erreicht das Werkstück den Messerblock und damit das Zentrum der Anlage. Fixiert von zwei massiven Klemmbacken rotieren nun vier Messer aus gehärtetem Sintermetall mit bis zu 4.000 Umdrehungen pro Minute um den Rohling. „Die doppelte Rotation nimmt die Spannung raus und gewährleistet ein stabiles und schonendes Verfahren.“, sagt Patrick Schumacher. Am Auslauf des Messerblocks nehmen Führungsrollen den jetzt blank geschälten Stahl auf. Eine installierte Messeinheit prüft, ob der Durchmesser den gewünschten Anforderungen entspricht. Im Bedarfsfall justiert die Steuerung die Messereinstellungen nach.


Signalisiert der installierte induktive Sensor das Ende der Stange, übernimmt ein per Zahnstange angetriebener Auszugswagen den nunmehr fehlenden Vorschub auf der letzten Etappe des Schälvorgangs. Ein schraubbarer optoelektronischer Sensor von Balluff überwacht die korrekte Übernahmeposition des Wagens. Optoelektronische Sensoren sind in der Lage, nicht nur Anwesenheit, sondern auch Form, Farbe, Distanz und Dicke zu prüfen. Das bis dahin antreibende Rollenpaar gibt den Stab frei, der Auszugswagen zieht die Stahlstange auf den verbleibenden ca. 20-30 Zentimetern durch das Messerset. Gleichzeitig fährt der nachfolgende Stahlrohling in den Messerblock. Hat der Auszugswagen die Stange komplett ausgezogen, übernimmt der hintere Transportapparat den nun freien Stab und befördert diesen auf die Abrollbahn. Ein induktiver Balluff-Sensor meldet dessen Ankunft: Erfüllt er die geforderten Qualitätskriterien, kippt ein mechanischer Umwerfer den Stab in die Mulde der OK-Stäbe. Eine an der Auffangmulde angebrachte Reflexionslichtschranke registriert die Füllhöhe und senkt das Niveau der Sammelmulde je nach Beladezustand ab. Signalisiert die zentrale Rechnereinheit Fehlerhaftigkeit, wird die Stange aussortiert.


Bei EJP blickt man auf eine langjährige und umfassende Zusammenarbeit mit den Experten für Sensorik und integrierte Automatisierungslösungen aus Neuhausen zurück. Im Verbund mit der zentralen Steuerung sorgt die über die gesamte Anlage installierte Sensorik von Balluff in den Schälmaschinen von EJP für automatisierte und zuverlässige Abläufe. Doch nicht nur in den Schälmaschinen, auch in den Richt- und Zieh- anlagen von EJP kommt nahezu das komplette Produktsortiment aus Sensorik, Aktorik und Wegaufnehmersystemen von Balluff zum Einsatz. Aktuell denkt man bei EJP über die Identifikation von Ziehsteinen mittels RFID-Technologie von Balluff nach. Das versetzt EJP-Kunden in die Lage, eine lückenlose Qualitätskontrolle aufzubauen. „Unsere Kunden wissen, dass sie mit unseren Maschinen jene Qualität produzieren können, die deren Kunden erwarten. Auch deshalb setzen wir auf Technologie und Know-how von Balluff.“, fasst Patrick Schumacher zusammen.


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Rubriken: Sensorik, Sensoren

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