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Messtechnik Prozesskräfte lokal aufnehmen und bewerten

| Autor / Redakteur: Jörg Stahlmann und andere / Udo Schnell

Im Rahmen eines durch die Hessen-Agentur geförderten Projektes haben Unternehmen und ein Institut eine neue Messtechnik für Mehrstufenwerkzeuge entwickelt und im Serienbetrieb erprobt. Durch Nutzung lokaler Prozesskraftverläufe können Prozessfehler zuverlässiger als bisher erkannt werden.

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Bild 1: Erschließungsaufwand und Aussagekraft verschiedener Messorte.
Bild 1: Erschließungsaufwand und Aussagekraft verschiedener Messorte.
(Bild: Consenses)

Das Produktportfolio bei Mehrstufenprozessen ist gekennzeichnet durch hohe Bauteilkomplexität, integrierte Bauteilfunktionalität und strenge Qualitätsanforderungen. Die automatisch verketteten Prozesse zeichnen sich durch hohe Investitionskosten und Produktivität aus. In der Praxis führen Prozessfehler in verketteten Stufen häufig zu unklaren Fehlerentstehungs- und Fehlerfortpflanzungsmechanismen. Bislang gab es keine Messtechnik, die es erlaubt, physikalisch eindeutig verwertbare Messwerte mit einem vertretbaren Aufwand zu erfassen. Bild 1 soll dieses Dilemma verdeutlichen: Je nach Einbauort lassen sich mehr oder weniger aussagekräftige Daten erfassen.

Antriebsüberwachung, Presskraftüberwachung am Stößel I und Presskraftüberwachung am Gestell II eignen sich eher zur globalen Überlastsicherung der Maschine, weil keine oder nur sehr begrenzte Aussagen über Prozesse und Werkzeuge gemacht werden können.

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Es ist zu erkennen, dass konventionelle Messtechnik eine räumlich aufgelöste Stößelüberwachung mit vertretbarem Aufwand bis zu einer befriedigenden Aussagekraft erlaubt. In diesem Fall ist allerdings von einer umformstufenweisen Überwachung noch nicht zu sprechen, weil systembedingt eine erhebliche mechanische Kopplung im Stößel besteht, das heißt, die Elemente übertragen Kräfte untereinander. Dieses mechanische Übersprechen von einer Umformstufe auf eine oder mehrere benachbarte Umformstufen führt zu unklaren Kraftsignalen, die einer sicheren, physikalisch eindeutigen Interpretation grundlegend entgegenstehen.

Für eine präzise Prozess- oder Werkzeugüberwachung ist eine sensorische Erschließung der einzelnen Werkzeuge mit einem oder mehreren Sensoren wünschenswert. Der Nutzen ist unbestritten hoch, weil mechanisches Übersprechen zwischen Umformstufen in diesem Set-up weitgehend vermieden werden kann. Mit konventioneller Messtechnik steigt bei dieser Ausbaustufe der Integrationsaufwand überproportional, weil empfindliche Sensorik unmittelbar in Prozessnähe verbaut wird und dabei mit entsprechender Sorgfalt vorzugehen ist und darüber hinaus die sensible Messtechnik üblicherweise nicht lange dem harten Produktionsumfeld widersteht.

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