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Manufacturing-Execution-SystemeDie selbstregelnde Fabrik

Mobile MES-Anwendungen mit Hydra von MPDV

Begriffe wie Selbstregelung, Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen tauchten bereits in den Anfängen der Industrie 4.0 auf. Sie halten sich hartnäckig, werden in jüngster Zeit sogar häufiger genannt.

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Bearbeitungszentren, Dämpfungsplatten, StoßdämpferOft hilft ein Dämpfer

Schwingungen und Stoßbelastungen bilden für die meisten Konstruktionen erhebliche Gefahrenpotenziale. Wie man diese negativen Auswirkungen reduzieren kann - egal, ob sie groß- oder kleinflächig auftreten - zeigt der Einsatz von PUR-Dämpfungsplatten.

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Bearbeitungszentren: Oft hilft  ein Dämpfer

Um bewegte Massen innerhalb einer möglichst kurzen Zeit abzubremsen, werden in der Regel Industrie-Stoßdämpfer eingesetzt. Unterschreitet der Hub jedoch ein gewisses Maß, können selbst diese Bremselemente unwirksam sein. So muss der Siebzylinder einer Spezialdruckmaschine bei jeder Grube des Druckzylinders abheben - bei maximaler Geschwindigkeit ergibt sich damit alle 0,36 Sekunden eine An- und Abstellbewegung. Um unerwünschte Verwindungen aufzufangen, die während der Entwicklungsarbeiten an bestimmten Teilen auftraten, wurden zunächst Klein-Stoßdämpfer eingesetzt. Doch der Hub mit einem Weg von nur wenigen Millimetern und die schnellen Taktzeiten der neuen Anwendung überstiegen die Leistungen der kleinen Maschinenelemente bei weitem.

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So ließ die extrem kurzhubige Schwingung der Druckmaschine die hydraulischen Bremsen nicht zur vollen Wirkung kommen – die Maschine fiel aus. Eine effektive Lösung brachten die SLAB-Dämpfungsplatten von ACE. Für dieses neue Produkt hat das Unternehmen aus Langenfeld einen viskoelastischen PUR-Werkstoff zur Dämpfung von Stößen weiterentwickelt. Bislang wurde das Material lediglich beim Isolieren oder unter bestimmten Umständen auch für das Verzögern von Schwingungen eingesetzt. In der nun vorliegenden aufgeschäumten Form jedoch bietet das ACE-SLAB das notwendige Potenzial, um beispielsweise auch den auftretenden Anpressdruck und die Schwingungen der drehenden Walze einer modernen Druckmaschine direkt aufzunehmen. Aufgrund der komplizierten Kombination aus Anpressdruck und Schwingungsdämpfung wurde beschlossen verschiedene Tests zu fahren. Außerdem wurde der notwendige Zuschnitt der Platten vom Typ SL-600-12 selbst vorgenommen. Dies ist kein Problem, da ACE bei der Konstruktion auf eine einfache Montagemöglichkeit geachtet hat. Die zugeschnittenen Platten werden durch Aufkleben direkt an der Maschine angebracht – ein nachträglicher Einbau ist also ohne Änderung einer Konstruktion möglich.

Die Probeläufe zeigten, dass die auftretenden Kräfte mit dieser Lösung sicher abgefangen werden konnten. In der vorliegenden Form verfügt die 12 mm dicke Platte über eine Reißfestigkeit von 1,5 N/mm2 und über eine Dichte von 450 kg/m3.

Auch der zulässige Temperaturbereich von –30°C bis 70°C, wobei sogar kurzfristig höhere Temperaturen bis 110° C erreicht werden können, entspricht den Rahmenbedingungen der Druckspezialisten. Eine Rückprallelastizität kleiner 30 Prozent macht in den kleinen Hubbereichen einen reibungslosen Ablauf bei voller Geschwindigkeit möglich und sorgt so für eine signifikant gesteigerte Produktivität. Gleichzeitig ist eine Lärmreduktion des Arbeitsablaufes zu verzeichnen.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit von Dämpfungsplatten bietet sich im Werkzeugmaschinenbau. So verbaut die Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH ACE-SLAB Dämpfungsplatten des Typs SL-030-25 in ihren horizontalen Bearbeitungszentren für leichte Zerspanung. Sie sind auf niedrige Massen getrimmt, die Rahmen beidseitig geführt und linear angetrieben. Alle Führungen, Linearmotoren und Maßstäbe befinden sich außerhalb des mit Edelstahl verkleideten Zerspanungsraumes. Der allein 25 kg ausmachende Kabelkanal begleitet die Bewegung der Fräsmaschine mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min - schlägt aber zu Beginn der Konstruktionsphase in der Endlage mit Wucht gegen das Gehäuse des Bearbeitungszentrums.

Das bedeutet nicht nur eine erhebliche Belastung für die Konstruktion sondern aufgrund des hohen Lärmpegels auch für die Mitarbeiter.

Gedämpftes Bearbeitungszentrum

Statt „nur“ auftretende Schwingungen zu reduzieren, wird die für diese Anwendung benötigte innere Dämpfung durch eine patentierte Rezeptur der so genannten D-Serie erreicht. Mit einer Plattenstärke von 25 mm ist das auf 300 x 220 mm zugeschnittene Exemplar in der Lage, die auftretenden Kräfte an dem Bearbeitungszentrum nicht nur aufzunehmen, sondern auch den Betriebslärm signifikant zu senken. Je nach Anforderung nehmen diese Dämpfungslösungen bis zu 250 Nm/Hub bei voller Nutzung des Hubs von 6 mm auf.

Die optimale Dimensionierung für den jeweiligen Einsatzfall übernehmen die Konstrukteure mit Hilfe eines speziellen Berechnungsprogramms. Aufgrund ihrer geringen Rückprallelastizität von weniger als 30 Prozent eignen sich die umweltfreundlich mit Wasser geschäumten Platten neben den beschriebenen Einsatzfällen auch als Dämpfer an Schubladen und zum Auskleiden von Einfülltrichtern; sie können sogar in der Lebensmittelindustrie verwendet werden. Der Zuschnitt der Platten erfolgt meist zweidimensional. Für spezifische Einsatzzwecke können sie aber auch als ganzes Formteil konstruiert werden. Sie eignen sich mit ihren verschiedenen Standarddichten sowohl für eine vollflächige Lagerung als auch eine streifenförmige oder punktuelle Lagerung der Maschinen. Die statische Belastbarkeit reicht von 0 bis 0,8 N/mm², kurzfristige Belastungen sind sogar bis 6 N/mm² möglich.
Robert Timmerberg / Dr. Peter Stipp (stipp@hoppenstedt.de)

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