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Modernisierung von Kunststoffpressen, Produktprogramm, Steuerungsmodernisierung gemäß UVVDie Tücke im Detail

Moderne Sicherheitstechnik und hohe Leistungsfähigkeit einer Kunststoffpresse schließen sich nicht aus. Auch nicht bei einer alten SMC-Anlage – vorausgesetzt sie wird mit Umsicht modernisiert. Wie das geht, lesen Sie in diesem Beitrag.

Produktprogramm: Die Tücke  im Detail

Mechanische, hydraulische oder steuerungstechnische Mängel, geringe Leistung, mangelnde Bedienergonomie, neue Unfallverhütungsvorschriften – die Gründe für eine Maschinenmodernisierung sind vielfältig. Am Standort Schnelldorf des Kunststoffverarbeiters Chemowerk waren es mehrere Punkte, die dafür sprachen, zwei Pressen für das Nasspressvervahren zu überholen. Alternativ zu Investitionen in neue Pressen, sollten die vorhandenen Systeme leistungsmäßig wie sicherheitstechnisch auf den neuesten Stand gebracht werden.

„Im Prinzip“, so Produktionsleiter Christian Butschkau „sollte das machbar sein. Ersatz bestimmter hydraulischer Baugruppen wie der Pumpen, Austausch oder Bearbeitung der mechanisch beanspruchten Komponenten sowie die Aufrüstung mit einer modernen Steuerung sind eigentlich kein Kunststück. Aber die Tücke liegt im Detail, wie wir leider feststellen mussten.“ Es waren zwei Siempelkamp-Pressen (Baujahr 1971) umfassend zu modernisieren, nachdem bereits 1993 die Steuerungen überarbeitet wurden. Beide arbeiten mit einer Handbeschickung, je nach Produkt mit rückseitigem Wechseltischbetrieb. Zunächst wurde eine Presse umgerüstet. Doch trotz mehrfacher Nachbesserungen erteilte die Berufsgenossenschaft keine Freigabe. Schließlich wurde die komplette Pressenanlage mit Nebenaggregaten sicherheitstechnisch verworfen. Diese schlechten Erfahrungen hinderte das Unternehmen nicht daran, einen zweiten Versuch mit einer anderen Mannschaft zu starten. Denn: Die Modernisierung ist gegenüber einer leistungsmäßig vergleichbaren neuen Presse um etwa 30 Prozent kostengünstiger. Vorausgesetzt, sie geht in überschaubarer Zeit wieder in Betrieb. Für die zweite Modernisierung zeichnete Rüster Hydraulik, Marktheidenfeld, verantwortlich. Steuerung und Verkabelung vergab Rüster im Unterauftrag an Dröge Elektrotechnik, wo man sich mit der UWG-gerechten Umrüstung älterer Produktionsanlagen beschäftigt.

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Knackpunkt der Sicherheitstechnik war in der gescheiterten Umrüstung das Zusammenspiel der Bedien- und Sicherheitseinrichtungen. Wichtigste Komponenten der SMC-Pressen sind hier eine Zweihandbedienung an der Vorderseite, eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung (kurz: Lichtgitter) an der Rückseite sowie zwei vom Pressenstempel bewegte, voneinander unabhängig arbeitende Wegesensoren und die Steuerung.

Der übliche Ablauf sieht vor, dass der Bediener den Arbeitszyklus durch Betätigen der Zweihandbedienung startet. Die Steuerung aktiviert zugleich das Lichtgitter auf der Rückseite; die Kunststoffpresse fährt im Eilgang einen definierten Weg und schaltet dort auf Kriechgang 1, danach auf Kriechgang 2 und schließlich auf Nachdruck um. Beim Übergang von Eil- auf Kriechgang – hier besteht keine Eingriffsmöglichkeit in die Form und damit keine Verletzungsgefahr mehr – überbrückt die Steuerung das Lichtgitter, um die Arbeit am rückseitigen Wechseltisch zu ermöglichen. Ansonsten passiert es immer wieder, dass Mitarbeiter den Lichtvorhang versehentlich mit Kleidung oder Geräten stören und den Arbeitsgang unterbrechen. Beim Auffahren der Presse ist das Lichtgitter wieder aktiv. Nach Austausch der Wechseltische startet ein Mitarbeiter den nächsten Zyklus mit der Zweihandbedienung.

Auf Standards gesetzt

Kernstück der neuen Steuerungstechnik ist eine Siemens S7 (Serie 300) mit Touchscreen. In diesem Industrie-Quasi-Standard sind alle Steuerungsfunktionen in grafisch aufbereiteten Menüstrukturen abgebildet. Mehrere Berechtigungsebenen ermöglichen Zugangsrestriktionen für verschiedene Benutzer. Für den Maschinenbediener beschränkt sich die Bedienung auf den Programmstart. Beim Rüstvorgang auf ein neues Produkt werden alle Verfahrensparameter abhängig von der Werkzeugnummer automatisch geladen. Während des Prozesses zeigt die Steuerung alle relevanten Parameter sowie Störungsmeldungen im Klartext an. Was auf der einen Seite die Bedienung erleichtert, verbessert auf der anderen Seite die Produktqualität. Dazu Produktionsleiter Butschkau: „Veränderungen an den Prozessen, sei es aus dem guten Willen, ihn zu beschleunigen, sei es um zu mogeln, sind nun nicht mehr möglich.“

Rund drei Monate benötigte Dröge vom Steuerungskonzept über Schaltschrankbau und Verkabelung bis zur BG-Abnahme (einschließlich einer dreiwöchigen Pause aufgrund von Arbeiten an der Hydraulik). Nach der Abnahme wurde die Dokumentation inklusive Stromlaufplänen geliefert. „Um keine Risiken einzugehen, haben wir vorab das Konzept von Steuerung und Sicherheitseinrichtungen mit der BG in Bonn abgestimmt. Die hat das Projekt begleitet, so dass es keine bösen Überraschungen geben konnte, wie es Chemo ja schon einmal erlebt hatte“, sagt Georg Dröge. Getauscht wurden auch alle verschleißbehafteten Komponenten der Hydraulikanlage. Pumpen, Motoren, Ventile, Filter und Schläuche wurden gemäß Industriestandards erneuert. Die für die Steuerung benötigten Daten werden per Bussystem übertragen.

Die früher druckgesteuerte Kunststoffpresse wird nun nur noch über den Weg gesteuert. Die Weginformationen kommen von den beiden unabhängig voneinander arbeitenden Wegsensoren, einem Seilzugzugsensor von TR Electronic, Trossingen, und einen Linearmessstab von MTS, Lüdenscheid. Diese Wegesensoren sind die einzigen Informationslieferanten für die Bewegungen. Weitere sind nicht vorhanden – und müssen demnach auch nicht gewartet oder steuerungstechnisch angebunden werden.

Die Wegesteuerung bringt nicht nur geringere Umrüstzeiten, sie bringt auch bessere Produktqualitäten. Die verschiedenen Geschwindigkeiten im Prozess lassen das Harz gleichmäßiger fließen, es gibt weit weniger Lufteinschlüsse. Der Zyklus wird mit stets gleichen Parametern abgefahren, so wie ihn Einrichter oder Programm vorgeben. „Und wir haben einen wichtigen Nebeneffekt“, bemerkt Christian Butschkau: „Der Serienanlauf ist nicht nur schneller, sondern auch sicherer. Es gibt weniger Ausschuss. Bei Losgrößen von durchschnittlich nur 300 Stück ein wichtiges, die Kosten deutlich bestimmendes Kriterium.“

Moderne Technik zu attraktiven Konditionen

Statt die Modernisierung an den Pressenhersteller zu vergeben, hat das Unternehmen Chemowerk bewusst auf spezialisierte Dienstleister gesetzt, mit denen man sich eine unkomplizierte Zusammenarbeit erhoffte, was sich bestätigte: „Im Rahmen der vorgegebenen Bedingungen ist das optimal gelaufen, wenn man bedenkt, dass ist der Planungsphase unser Technischer Leiter ausgefallen ist, sogar besser als zu erwarten“, resümiert Christian Butschkau.

Mit der heute installierten Technik wird neben verbesserter Produktqualität, hoher Leistung und kurzen Umrüstzeiten nachhaltiger Mehrwert generiert. Es ist nun einfacher, eine vorbeugende Instandhaltung zu realisieren. Diagnose und Fernwartung sind aufgrund der modernen Steuerungstechnik ebenso möglich wie die externe Fehlersuche. Viel Sicherheitstechnik kann ohne die oft wartungsaufwendigen Einrichtungen realisiert werden. An ihre Stelle treten elektronische Maßnahmen. Das funktioniert, wie die BG bestätigt – wenn man die Technik beherrscht. ms

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