Gasdruckfedern

Wenn die Feder funkt

Zu welchen Leistungen moderne Gasdruckfedern heute fähig sind, dokumentiert Hersteller Fibro unter anderem mit seinem neuen Wireless Pressure Monitoring-System zur kabellosen Überwachung der eingebauten Federn. Im Werkzeug- und Maschinenbau vereinfacht es nicht nur Konstruktion, Montage und Instandhaltung, sondern ermöglicht auch eine Echtzeit- Prozesskontrolle.

Gasdruckfedern im Werkzeugbau: Druckabfrage, einfache Krafteinstellung und Überlastschutz.

Wenn im Werkzeug zusätzliche Hubbewegungen erforderlich sind, greifen Konstrukteure meist auf Schrägzugsäulen, Schraubendruckfedern oder Klinkenzüge zurück. Eine Alternative dazu bietet der Normalien-Hersteller Fibro in Form seiner Mould Line Gasdruckfedern für den Formenbau. Grundsätzlich sind Gasdruckfedern im Werkzeugbau immer dann eine gute Wahl, wenn direkt mit der Werkzeugöffnung in der Trennebene beispielsweise eine weitere Zwischenplatte oder ein Schieber bewegt werden soll. Die Vorteile liegen vor allem in der Druckabfrage und einfachen Krafteinstellung. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der Überlastungsschutz. Verklemmt sich ein zu bewegendes Bauteil - beispielsweise ein Abstreifer oder eine Zwischenplatte bei einem 3-Platten-Werkzeug - ziehen Klinkenzüge häufig so lange, bis eines der Bauteile bricht. Die Mould Line Gasdruckfeder von Fibro reagiert da anders: Erreicht sie die eingestellte Kraft, verharrt sie in ihrer Position. Darüber hinaus lässt sich mit ihr ein bevorstehender Ausfall diagnostizieren und der Austausch gezielt planen, ohne die Produktion unterbrechen zu müssen. Gewechselt wird dann in einer Produktionspause. Gasdruckfedern in Verbindung mit standardisierten Normelementen können für den Formenbau alle Funktionen realisieren, die üblicherweise ein Klinkenzug erfüllt. Platziert werden sie beispielsweise hinter der zu bewegenden Zwischenplatte, sodass diese bei der Öffnung um einen definierten Weg verschoben wird.

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Die Mould Line Gasdruckfedern zeichnen sich durch große Kräfte bei geringen Abmessungen, lange Lebensdauer von mindestens einer Million Hüben und eine Dauereinsatztemperatur von 120° C aus. Sie sind zugelassen nach der europäischen Druckgeräterichtlinie DGRL 97/23/EG (14. GSGV Druckgeräteverordnung). Neben technischen Vorteilen gibt es auch wirtschaftliche Argumente, die für den Einsatz von Gasdruckfedern im Werkzeugbau sprechen: Verschiedene Befestigungsmöglichkeiten sorgen für einen einfachen Einbau und die seitliche Bearbeitung für das Befestigen von Klinkenzügen an der Form entfällt. Laut Hersteller spart das etwa zwei Drittel der Kosten. Ein hohes Maß an Prozesssicherheit lässt sich erreichen durch das intelligente Zusammenspiel von Gasdruckfedern und drahtloser Datenübertragung mit dem Wireless Pressure Monitoring-System von Fibro für die kabellose Überwachung von Gasdruckfedern. "Das WPM-System eignet sich ideal für alle Bereiche, in denen kabel- und schlauchgebundene Systeme an ihre Grenzen stoßen oder unwirtschaftlich sind", erklärt Norbert Reinmuth, Produktmanager Normalien bei dem Hassmersheimer Unternehmen. Das System überwacht das Druckniveau und die Temperatur in Gasdruckfedern per Funk. Es besteht aus einem Koordinator sowie an den Gasdruckfedern montierten Sensoren. Die Federn können beispielsweise Bestandteil eines Werkzeuges für das Pressen von Karosserieteilen sein. Der Koordinator ist dann stationär an der Presse installiert. Er empfängt die Funkdaten des aktuell genutzten Werkzeuges und leitet sie drahtlos weiter an einen Windows-Rechner.

In modernen Pressen ist heute auch der Werkzeugwechsel zumindest teilautomatisiert. Da sich fast jedes Werkzeug mit dem WPM-System ausstatten lässt, "können wir es auch individuell jedem Werkzeug zuordnen", sagt Norbert Reinmuth. Über eine Datenschnittstelle erhält die Presse die Kennung des Werkzeuges. Dadurch entfällt das manuelle Einstellen. Empfangen lassen sich die vom Koordinator weitergeleiteten Daten per Funk mit einem USB-Antennenstick, der sich an den meisten Geräten mit Windows-Betriebssystemen wie PC oder Laptop als serielle Kommunikationsschnittstelle anmeldet. Auf dem Computer läuft die (Bediener-)Software, mit der sich die Daten der Gasdruckfeder auswerten lassen. "Tritt während des Abpressbetriebs ein Druckabfall in den Gasdruckfedern auf, leitet die Software Meldungen direkt an die Pressensteuerung weiter und löst so entsprechende Maßnahmen aus", erklärt Reinmuth. Noch bevor also ein fehlerhaftes Teil überhaupt entsteht, kann der Pressenbediener eingreifen. Es lassen sich unterschiedliche Grenzwerte für Warnung und Alarm definieren. Unterschreitet der Messwert den vorgegebenen Grenzwert, beeinflusst dies auch das Sendeverhalten des Sensors, der daraufhin zum Beispiel seine Sendeintervalle verkürzt. Die Temperaturüberwachung des WPM-Systems erkennt Verschleiß, noch bevor der Druck in der Feder abfällt. Dadurch lassen sich Ausfallzeiten im Vorfeld reduzieren oder sogar ganz verhindern. Die Software kann außerdem kurz vor der Werkzeug-Nutzung in der Presse nochmal das Druckniveau der eingebauten Gasdruckfedern überprüfen. Reinmuth: "Dabei werden sie quasi "geweckt" und ihr Druckzustand abgefragt." Bei dieser Gelegenheit erfasst das System außerdem den Ladezustand der Batterie.

Während des Pressvorgangs werden die Druckwerte der Gasdruckfedern ihren Positionen im Werkzeug zugeordnet. Dadurch lässt sich bei einer Störung gezielt die Feder lokalisieren, die den Druckabfall oder die Temperaturerhöhung verursacht hat. Derzeit ist es üblich, alle Gasdruckfedern bei der regulären Werkzeugwartung zu kontrollieren - teilweise bis zu viermal im Jahr. "Durch die gezielte Fehlersuche optimieren wir die Wartungsintervalle der Gasdruckfedern und senken damit Wartungs- und Reparaturkosten", sagt Norbert Reinmuth. Bereits bei der Konstruktion bietet das WPM-System Vorteile gegenüber einer Überwachung mit Schlauchleitungen und Kontrollarmatur. Denn der Konstrukteur muss nur die Position der Federn und Sensoren berücksichtigen, aber nicht mehr das Verlegen von Schläuchen und Kabeln. Die ganzheitliche Untersuchung der Werkzeugkonstellation kann somit entfallen, was erhebliche Kosten in der Konstruktion einspart. Und Leckagen der Schlauchleitungen gibt es in diesem Fall freilich auch nicht mehr. ms

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