Kaltwalzanlagen arbeiten mit Geschwindigkeiten von bis zu 2000 m/min, gleichzeitig ist dabei aber eine gleichmäßige Banddicke ein ganz entscheidendes Qualitätskriterium. „Wir messen im Mikrometer- und Millisekundenbereich – die Anforderungen sind hoch“, berichtet Elke Roller, Vertriebsleiterin der Friedrich Vollmer Feinmessgerätebau GmbH in Hagen.
Lasermessung mit hoher Präzision
Um die Banddicke unter den Umgebungsbedingungen des Walzprozesses mit hohen Temperaturen, Dampf, Feuchte und Ölnebeln zuverlässig zu messen, hat Vollmer das Messgerät VTLG entwickelt (siehe Kasten). Das Gerät arbeitet mit zwei sich gegenüberstehend angeordneten Laserabstandssensoren, deren Laserstrahlen in einer gemeinsamen Achse liegen. Eine Summenabstandsmessung ermöglicht die hochpräzise Erfassung der Dicke des Materials im Strahlengang. Dem Walzwerkbetreiber werden damit ganz neue Möglichkeiten bei der Erzeugung von Bändern und Folien mit reproduzierbarer Dicke eröffnet.
Konstruktion erfordert bewegliche Energie- und Signalzuführung
Die mechanische Konstruktion des C-Rahmens des VTLG, in dem die Sensoren untergebracht sind, muss ebenfalls höchsten Ansprüchen genügen. Der Rahmen wird aus Invar – einem Sonderstahl mit minimalem Wärmeausdehnungskoeffizienten – gefertigt. In ihm verfahren die Sensoreinheiten mithilfe eines Präzisions-Linearantriebs. „Den meisten Anwendern reicht eine Mittenspurmessung, um die Banddicke zu regeln – die Sensorik fährt dann in die Mittelposition und wird hierbei justiert“, fährt die Vertriebsleiterin fort. „Andere Anwender fahren das Messgerät kontinuierlich über die Breite des Bandes, um die Dicke an unterschiedlichen Positionen zu messen.“ Aus diesem Grund müsse die Energie- und Signalzuführung im C-Rahmen beweglich sein.
Einbaufertige Energieketten sparen Montagezeit
Um Energie und Signale sicher zum Messgerät zu bringen, nutzten die Konstrukteure des VTLG von Beginn an eine Energiekette der Igus GmbH aus Köln – und sahen Optimierungsbedarf. „Die Kette hat ihre Aufgabe gut erfüllt – aber es war doch recht aufwändig, alle Leitungen abzulängen, zu konfektionieren und anschließend die Kette zu befüllen“, erklärt Maximilian Kröger, Mitarbeiter der Elektronikfertigung bei Vollmer, die Ausgangssituation. Deshalb konsultierte Vollmer den regionalen Vertriebsberater von Igus, Aaron Freitas Nogueira. Er schlug drei Optimierungsmaßnahmen vor, die in die Praxis umgesetzt wurden:
- Erstens wurden die Leitungen auf zwei Ketten aufgeteilt: Dies verringert die Kräfte, die auf Ketten und Leitungen wirken, und spart zudem Platz, der im C-Rahmen äußerst knapp ist. Mit einer Lebensdauerberechnung wies Igus nach, dass diese Aufteilung die Zuverlässigkeit der Energie- und Signalverbindungen steigert.
- Zweitens setzt Vollmer jetzt Chainflex-Leitungen aus dem Igus-Programm ein, die eigens für bewegliche Anwendungen entwickelt wurden. So werden Leitungsdefekte vermieden.
- Drittens bezieht das Unternehmen die Ketten befüllt und konfektioniert – das heißt einbaufertig als ‚Readychain‘ –, und spart damit Montagezeit.
Standardisierung bringt Vorteile
Im Vorfeld mussten allerdings die Voraussetzungen für eine Standardisierung geschaffen werden. „Wir haben gemeinsam mehrere Readychain-Varianten definiert, die wir auftragsbezogen bei Igus abrufen“, ergänzt Betriebsleiter Ralf Denniger. „Das erleichtert uns nicht nur die Montage. Es vereinfacht auch die Dokumentation und trägt zu einer kostenoptimierten Konstruktion bei.“
Beide Energieketten sind gut befüllt, schließlich müssen Elektroantriebe mit Energie versorgt und Sensoren über Signalleitungen angebunden werden. Außerdem wird in einer der Ketten eine Pneumatikleitung mitgeführt, da Luftfächerdüsen per Druckluft den Messbereich kontinuierlich von Ölnebel freihalten. Darüber hinaus sind an den Sichtfenstern der Lasersensorik kleine Luftdüsen angebracht.
Vorteile einer Readychain kommen zum Tragen
Genau für solche Anwendungsfälle bieten sich die von Igus konfektionierten, einbaufertigen Energieketten an. Eine Readychain wird auf jede Anwendung beziehungsweise Maschine individuell ausgelegt und noch in der Fabrik geprüft. Der Anwender kann damit folgende Vorteile nutzen:
- Die Konfektionierungszeit sinkt um bis zu 95 %.
- Fertigungskosten werden reduziert.
- Der Logistikaufwand wird minimal – es ist keine Lagerfläche erforderlich.
- Beschaffungsoptimierung – ein System, eine Artikelnummer
- Durch die reduzierte Montagezeit stehen die Maschinen weniger still.
Über seinen internationalen Service mit 35 Niederlassungen ermöglicht Igus zudem die Montage vor Ort und entwickelt bei Bedarf auch weitere Bauteile, um Sonderanfertigungen möglich zu machen. Die Readychain ist zudem in vier Varianten verfügbar:
- Basic: Besteht aus einer Energiekette bestückt mit Elektroleitungen, Pneumatik und Hydraulik ohne Steckverbindungen.
- Standard: Besteht aus einer Energiekette bestückt mit Elektroleitungen, Pneumatik, Hydraulik und Sensorik inklusive Steckverbindungen.
- Standard Plus: Besteht aus einer Energiekette bestückt mit Elektroleitungen, Pneumatik, Hydraulik und Sensorik inklusive Steckverbindungen sowie Anbaublechen zur Fixierung.
- Premium: Besteht aus einer Energiekette bestückt mit Elektroleitungen, Pneumatik, Hydraulik und Sensorik inklusive Steckverbindungen sowie einem Transport- und Montagegestell.
Fazit
„Der größte – aber nicht der einzige – Vorteil der Readychains ist für uns die Zeitersparnis bei der Montage“, fasst Marcel Denniger, Projektleiter bei Vollmer, die Erfahrungen der Zusammenarbeit mit Igus zusammen. „Das verkürzt die Durchlaufzeiten in der Produktion – aber der Vorteil der Standardisierung ist auch nicht zu unterschätzen.“
Mit dem Umstieg auf Readychains befindet sich Vollmer in bester Gesellschaft: Viele Maschinen- und Anlagenbauer aus ganz unterschiedlichen Bereichen setzen auf fertig konfektionierte Energieketten und Leitungspakete. Bei Igus in Köln sind rund 200 Mitarbeiter im Bereich Readychain/Readycable beschäftigt, 20 davon allein in der Projektierung.
Weitere Infos zu den Readychains von Igus:
hier.pro/ibqBB
Kontakt:
Igus GmbH
Spicher Str. 1a
51147 Köln
Tel. +49 2203 9649 0
info@igus.de
www.igus.de
Info
Zum Hintergrund
Rund 70 % der deutschen Walzwerkerzeugnisse werden im Raum Hagen hergestellt. Genau dort hat die Friedrich Vollmer Feinmessgerätebau GmbH als Spezialistin für präzise Mess- und Regeltechnik beim Walzen ihren Sitz. Präzise Messungen sind gerade beim Kaltwalzen von Bedeutung, da ein Übermaß abhängig vom Material insbesondere bei Edelmetallen nicht nur einen Qualitätsmangel darstellt, sondern aus Herstellersicht richtig teuer ist.
Vollmer war deswegen vor mehr als 50 Jahren das erste Unternehmen, das ein Verfahren für die mikrometergenaue taktile Banddickenmessung von Kaltband entwickelte. Die Geräte wurden schnell weltweit zum Standard in der Walzwerktechnik und in der Folge um Regeleinheiten erweitert, die mit hoher Geschwindigkeit den Prozess nachsteuern können. Dieses Alleinstellungsmerkmal hat das Unternehmen über die Jahrzehnte beibehalten und intensive Forschungsarbeit betrieben, um ein berührungsloses Messverfahren mit extremer Genauigkeit bis zur Serienreife zu entwickeln und sich damit wiederum einen Entwicklungsvorsprung für die kommenden Jahre zu erarbeiten.
Als Messverfahren haben die Vollmer-Konstrukteure die Lasermessung ausgewählt. Und da konventionelle Laser unter den Umgebungsbedingungen des Walzprozesses mit hohen Temperaturen, Dampf, Feuchte und Ölnebeln keine exakten Ergebnisse erbringen, wurde eine eigene Lasertechnik entwickelt.
2014 wurde das neue Messgerät mit der Bezeichnung VTLG erstmals vorgestellt. Zwei Laserabstandssensoren sind gegenüberstehend angeordnet. Die Laserstrahlen stehen in einer gemeinsamen Achse. Eine Summenabstandsmessung ermöglicht die Erfassung der Dicke eines im Strahlengang sich befindenden Materials.
Die Messrate beträgt hierbei bis zu 80 kHz. Erreicht wird eine Messgenauigkeit von ±0,5 µm. Dem Walzwerkbetreiber werden damit ganz neue Möglichkeiten bei der Erzeugung von Bändern und Folien mit reproduzierbarer Dicke eröffnet. Seit der Markteinführung hat Vollmer bereits rund 90 Geräte dieser Bauart in 17 Ländern verkauft.
