Hochleistungs-Bandsägen Präzision und Tempo beim Sägen mit magnetostriktiven Sensoren

Ein Maschinenbauunternehmen setzt bei der exakten Ermittlung der Vorschubposition in seinen Hochleistungs-Bandsägen auf magnetostriktive Positionssensoren. Im Vergleich zu optoelektronischen Sensoren sind diese wesentlich unempfindlicher gegen Verschmutzung und damit weniger wartungsanfällig.

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Wenn es um das Trennen großer Werkstücke geht, hat die Kasto Maschinenbau GmbH & Co. KG in Achern gleich mehrere Lösungen zur Auswahl. Besonderes Augenmerk legt das Unternehmen bei der Entwicklung auf eine wirtschaftliche Sägeautomation mit hohen Zerspanungsleistungen, niedrigen Nebenzeiten und einer gleichbleibend hohen Schnittqualität. Die Horizontalbandsäge Kastotec zeichnet sich durch eine einfache Bedienung und ein durchdachtes Materialhandling aus (Bild 1). Für eine hohe Präzision bei der Abwicklung des hochdynamischen Sägevorgangs sorgen Temposonics-Positionssensoren (Bild 2) von MTS Sensor Technologie.

Als einer der ältesten Familienindustriebetriebe Europas blickt Kasto Maschinenbau auf eine 165-jährige Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung von hochwertigen Sägemaschinen und Lagersystemen. Mit Know-how und innovativen Produkten unter anderem für die Zerspanung stehen die Spezialisten ihren Kunden zur Seite. Im Bereich Sägen und Sägeanlagen bietet Kasto vollautomatische Bandsägen mit der Bezeichnung Kastotec für das Trennen von Vollmaterialien, Rohren und Profilen an. Ziel sind wirtschaftliche Sägeautomaten mit niedrigen Schnittkosten, die eine Zerspanungsleistung und Präzision auf höchstem Niveau bieten. Für einen präzisen hydraulischen Vorschub der Sägeeinheit hat Kasto sich vor einigen Jahren für den Einsatz stör-unanfälliger magnetostriktiver Temposonics-Sensoren von MTS entschieden.

Störungsfreie Zerspanung auf höchstem Niveau

Je länger und zuverlässiger eine Produktionsmaschine läuft, desto zufriedener ist der Kunde. Deshalb soll bei Kasto ein hoher Anteil wartungsfreier Elemente die Wartungszeiten und den Wartungsaufwand bei den Maschinen klein halten. Das gilt natürlich auch für die eingesetzte Sensorik. Bis vor einigen Jahren verwendete Kasto zur Positionsermittlung in den Bandsägen optoelektronische Sensoren, die allerdings durch die anfallenden Sägespäne häufig verschmutzten und nicht mehr einwandfrei arbeiteten. Außerdem sollte die Positionserfassung trotz möglicher Vibrationen der Maschine genau und zuverlässig erfolgen.

Mit einer Stahl-Mineralguss-Konstruktion des Oberbaus erreicht die Horizontalbandsäge Kastotec AC 4 zwar eine hohe Schwingungsdämfung, aufgrund der beim Sägevorgang entstehenden starken mechanischen Kräfte lassen sich Vibrationen dennoch nicht vollständig vermeiden. Das Unternehmen Kasto hat sich deshalb für den Einsatz des störsicheren Temposonics-EP2-Sensors mit analogem Ausgang entschieden. Diese Sensoren sind kostenmäßig absolut konkurrenzfähig zu linearen Potenziometern.

Störunanfällige magnetostriktive Sensorik

Der Temposonics-EP2 in Profilbauform ist ein Sensor für einfache Messaufgaben. Sein ultraflaches Sensorgehäuse aus Aluminium schützt das innen liegende Sensorelement vor äußeren Einflüssen. Er ist damit eine Alternative zu optischen Positionssensoren oder Potenziometern. Die doppelte Kapselung des Sensorkopfes, der die Signalaufbereitungselektronik enthält, ermöglicht hohe Betriebssicherheit und optimalen EMV-Schutz. Das auf dem physikalischen Phänomen der Magnetostriktion beruhende Messsystem macht den Sensor verschleiß- und wartungsfrei, denn die Positionsermittlung erfolgt absolut, linear und vor allem berührungslos. Seine gute Störfestigkeit sowie der reibungslose Betrieb ohne Wartungskosten und Stillstandszeiten garantieren eine preiswerte Sensorik über den gesamten Lebenszyklus der Maschine. Mit den verschiebbaren Montageklammern lässt sich der Sensor einfach und sicher in der Maschine anbringen.

Hochleistung sorgt für mehr Wirtschaftlichkeit

Die Kastotec-Horizontalbandsäge für den mittleren und schweren Produktionseinsatz wurde für das Trennen großer Werkstücke, besonders von Vollmaterialien und schwer zerspanbaren Werkstoffen (Aluminium bis Titan, Flugzeugwerkstoffe, Edelstähle, Stähle) konzipiert. Die vollhydraulische Kastotec in Zweisäulen-Bauweise erreicht eine Schnittgenauigkeit von ±0,1 mm auf 100 mm Schnittlänge bei Schnittgeschwindigkeiten bis 120 m/min, bei Hartmetallbändern sogar bis 180 m/min. Diese hohen Schnittgenauigkeiten bei hohen Geschwindigkeiten sind auf die exakte Führung der Sägeeinheit zurückzuführen (Bild 3), die mit einer leistungsstarken stufenlosen Hydraulik ausgestattet ist.

Zur stufenlosen Abstimmung der Vorschubgeschwindigkeit und der Schnittkraft hat Kasto ein eigenes Vorschubsystem entwickelt: die Universalhydraulik UH. Um dies an jede Sägeaufgabe anzupassen, kann die Hydraulik stufenlos zwischen konstanter Vorschubgeschwindigkeit und konstanter Schnittkraft eingestellt werden. Der Antrieb der Bandsäge erfolgt über einen frequenzgeregelten Kegelstirnradmotor (direkt am zentrisch gelagerten Antriebslaufrad). Die Antriebseinheit und die Sensorik sind konsequent vom eigentlichen Arbeitsraum getrennt, was ein zuverlässiges und störungsfreies Arbeiten ermöglicht.

Positionssensoren ermöglichen exakten Sägeschnitt

Für einen exakten Schnitt bei hoher Schnittleistung sorgen die Temposonics-Positionssensoren. Diese sind mit dem Linearführungssystem der Sägeeinheit verbunden und steuern über die genau erfasste Vorschubposition den Sägevorgang von der Höhe her. Die Vorschubregelung erfolgt über eine Weg- und Geschwindigkeitsrückmeldung an die Steuerung und eine daraus resultierende Schnittkraftregelung über die Universalhydraulik. Für eine einfache Benutzerführung setzt Kasto die Sägemaschinensteuerung Compactcontrol. ein, die über Soft-Key-Funktionstasten mit leicht verständlichen Symbolen zu bedienen ist. Die Steuerung zeigt alle Zustands- und Störmeldungen in Klartext an und ist zur Siemens S5 kompatibel.

Profilsensor ist kompakt und arbeitet berührungslos

Der Temposonics EP2 ist ein kompakter und kosteneffizienter Profilsensor, der sich aufgrund seiner Kompaktheit ideal in kleinen Räumen einbauen lässt. Der Sensor wird auf einer geraden Fläche der Maschine parallel zur Bewegungsachse angebaut, indem die mitgelieferten Montageklammern gleichmäßig auf dem Profil verteilt werden. Ein am beweglichen Maschinenpart befestigter Blockmagnet fährt mit einem Abstand von wenigen Millimetern über das Sensorgehäuse mit dem innenliegenden Sensorelement. Über den dabei entstehenden Luftspalt lassen sich Fluchtungsfehler ausgleichen. Die Messlängen des EP2 reichen von 50 bis 2500 mm. Der Sensor arbeitet mit einem direkten analogen Signalausgang für die Position.

Berührungslose Messung sorgt für Verschleiß- und Wartungsfreiheit

Aufgrund der berührunglosen Messung ist der Sensor verschleiß- und wartungsfrei. Positionen werden linear und absolut ermittelt. Eine Referenzmarkenanfahrt entfällt. Die Setzpunkte werden werksseitig kalibriert. Temposonics-E-Serie-Sensoren zeichnen sich darüber hinaus durch eine hohe EMV-Verträglichkeit, eine Linearitätstoleranz von besser 0,02 % F.S. (Full Scale), und eine Messwiederholbarkeit von 0,005 % F.S. aus. Sie eignen sich für einfache Messaufgaben in preissensiblen Anwendungen und sind damit eine wirtschaftliche Alternative zu verschleißanfälligen Wegmesssystemen.

Sie zeichnen sich weiterhin durch Schutzart IP67, 100 g Schockfestigkeit und 10 g Vibrationsfestigkeit aus. Wie alle Temposonics-Sensoren erfassen auch die E-Serie-Sensoren Positionen absolut und berührungslos und arbeiten über Jahre hinweg verschleißfrei und ohne Nachkalibrierung. Sie sind in standardisierten Längen von 50 bis 3000 mm mit analogem, Start/Stopp-, SSI- und CAN-Open-Ausgang erhältlich. Um weitere Kosten und Platz zu sparen, können die analogen Sensoren mit zwei Magneten zwei Positionen gleichzeitig erfassen.

Bei Kasto ist man mit den Leistungseigenschaften und der Langlebigkeit der Temposonics-Positionssensoren hoch zufrieden, denn die Wartungsfreiheit der Sensoren entspricht dem eigenen Konzept, die Nebenzeiten der Maschinen zu verringern. Bisher hatte man über die gesamte Lebenszeit der Bandsägen keinen Wartungsaufwand. Und auch die Lebensdauer der Sensoren ist beeindruckend. Die Ingenieure von Kasto sind mit dem Messsystem so zufrieden, dass sie sich auch beim Kasto-Hochleistungs-Sägeautomaten zur Positionserfassung mit Temposonics-Sensoren entschlossen haben.

* Robert Luong ist Leiter technisches Marketing Industriesensorik bei der MTS Sensor Technologie GmbH in 58513 Lüdenscheid.

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