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Profilschienenführungen in weltgrößtem Kernschießautomaten Überlast von 300 Tonnen überstehen können

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Manche Automatisierungslösungen überzeugen durch kurze Taktzeiten, manche durch ihre Robustheit und andere durch ihre Finesse. Im Kernschießautomaten LHL300-1700 von Laempe findet man von all dem. Auch robuste Profilschienenführungen von Schaeffler, die unter widrigen Bedingungen 300 Tonnen Grenzlast aufnehmen können.

Ein Megaprojekt der modernen Gießereitechnik: der größte je gebaute Kernschießautomat mit einem Schussvolumen von 1.700 Litern. Profilschienenführungen von Schaeffler sorgen dabei für die nötige Sicherheit.
Ein Megaprojekt der modernen Gießereitechnik: der größte je gebaute Kernschießautomat mit einem Schussvolumen von 1.700 Litern. Profilschienenführungen von Schaeffler sorgen dabei für die nötige Sicherheit.
(Bild: Schaeffler)

Bis ins 20. Jahrhundert war die Kernmacherei ebenso wie die Gießerei von harter Handarbeit geprägt. Innerhalb der letzten Jahrzehnte haben sich dank moderner Steuerungstechnik und Robotik weltweit teil- und vollautomatisierte Kernmachereien etabliert, darunter besonders Kernschießautomaten. Auf die Entwicklung dieser Maschinen und die komplette Automation der Kernmacherei, bestehend aus Sandaufbereitung, Kernherstellung, Kerntransport und Kernbearbeitung, hat sich Laempe Mössner Sinto spezialisiert. Für Kunden aus der ganzen Welt konzipieren die Laempe-Ingenieure die Anlagen individuell nach Kundenvorgaben, wie z. B. Kerngröße, Schussvolumen und Taktzeit. Sie realisieren auch Anlagen, die bisherige Grenzen deutlich sprengen. So auch bei dem hier vorgestellten Kernschießautomaten des Typs LHL300-1700 mit einem Schussvolumen von 1700 Litern. Das ist Weltrekord!

China hat die Größte

Für einen großen chinesischen Motorenhersteller hat Laempe den Kernschießautomaten LHL200-1700 gebaut, der alle bisherigen Dimensionen sprengt: Künftig werden mit der Laempe-​​Maschine im chinesischen Weifang Kerne für den Guss von Schiffsmotoren hergestellt. Das Schwergewicht unter den Kernschießmaschinen ist 11 Meter hoch, 16 Meter lang und 30 Meter breit und wiegt 300 Tonnen. Der Kernkasten ist in seinen Ausmaßen dabei so groß wie eine Standardmaschine von Laempe.

Ein Herstellungsverfahren mit Geschichte

Die Herstellung von Kernen ist fast so alt wie der Metallguss selbst. An dem Prinzip hat sich in den Jahrhunderten nicht viel verändert. Kernsand wird mit Bindemitteln vermischt, in eine Form, bestehend aus einem zweigeteilten Kasten, gepresst und ausgehärtet. Für das Aushärten des Formsandes dient heute entweder ein heißes Gas, das durch den Formsand geblasen wird (Cold-Box-Verfahren), oder die Form selbst wird beheizt und der Sand „ausgebacken“ (Hot-Box-Verfahren). Für die Entnahme des Kerns wird bei der hier vorgestellten Maschine der Oberkasten mittels Hydaulikzylindern angehoben und der Unterkasten über eine Querachse nach außen gefahren. Nach der Entnahme des Kerns fährt der Kernunterkasten wieder unter den Oberkasten. Beim sogenannten Schuss, also dem Füllen des geschlossenen Kernkastens mit Formsand, müssen aufgrund der großen Kernkastenfläche die Kernkastenhälften mit 300 Tonnen zusammengepresst werden.

Bildergalerie

Damit die acht Führungswagen der Rollenumlaufeinheiten RUE100 von Schaeffler, die den Kernunterkasten hin- und herbewegen, diese hohe Presskraft nicht ertragen müssen, werden sie „vor jedem Schuss“ mechanisch vom Kernkasten entkoppelt: Eine Vorrichtung hebt den Kernkasten von den Führungswagen ab und arretiert ihn auf Stützen. Die Führungswagen werden so nur durch das Eigengewicht des Kernkastens inklusive Kern belastet, mithin etwa 30 Tonnen.

Für die konstruktive Auslegung der Profilschienenführungen hat sich der Produktverantwortliche Philippe Gasser dennoch entschieden, die hohe Last von 300 Tonnen mit zu berücksichtigen. Sollte einmal ein Defekt in der Steuerung oder an der Mechanik vorliegen und der Kernkasten beim Schuss direkt auf den Führungswagen aufliegen, müssen die Führungswagen und die Unterkonstruktion diese Überlast von 300 Tonnen immer noch überstehen können.

Frank Niemeyer, Laempe-Projektleiter

Für die Nennlast von 30 Tonnen wären Rollenumlaufeinheiten der Baugröße 65 ausreichend gewesen. Die Baugröße 100 passt für die Grenzlast von 300 Tonnen – ein eher seltener Fall – mit ausreichender Sicherheit. Dabei fällt die Entscheidung für die Baugröße 100 in der Praxis nicht immer auf Basis der Belastbarkeit der Führungswagen. Oftmals geht es auch um eine geeignete Einleitung und Verteilung der Kräfte in die Umgebungskonstruktion, manchmal auch um unbekannte Stoßbelastungen.

Ausgelegt sind die Linearführungen auf eine Lebensdauer von drei Jahren. Danach werden sie im Rahmen einer großen Wartung getauscht. Der Hintergrund: Der Formsand verursacht an allen bewegten Komponenten der Maschine enormen Verschleiß.

Die starke Schmutzbelastung dieser Maschinen mit abrasivem Formsand lässt die Frage nach einer Kapselung bewegter und geschmierter Komponenten entstehen. Frank Niemeyer dazu: „Aus gutem Grund setzen wir an der gesamten Maschine keine Kapselungen ein, auch nicht an den Profilschienenführungen. Beschädigte oder undichte Kapselungen bleiben in den automatisierten Maschinen lange Zeit unentdeckt. Der dann eingedrungene Formsand wird gekammert und ständig von den Abstreifern hin- und herbewegt. Ein offenes Führungssystem mit einem hochwertigen Abstreifer hat sich als betriebssicherer erwiesen.“

Reduzierung der Schmiermenge und Zustandsüberwachung

Ziel ist es, so der erfahrene Projektleiter, „alle bewegten Komponenten mit möglichst wenig Schmierstoff zu versorgen. Je geringer die Schmierstoffmenge, die an den Oberflächen anhaftet, desto weniger Formsand verklebt und desto weniger bleibt an den Oberflächen haften. Hinsichtlich der Wartungsintervalle und gegebenenfalls der Zustandsüberwachung konzentrieren wir uns aus diesen Gründen auf alle Komponenten, die bewegt werden.“

Für den Einsatz der Rollenumlaufeinheiten RUE100-E-L in dieser Maschine empfahl Schaeffler unter diesen rauen Bedingungen ein optimiertes Abdichtungskonzept mit verschleißarmen Abstreifern aus NBR. Diese werden bereits in anderen Kernschießautomaten aus dem Hause Laempe erfolgreich eingesetzt und haben sich schon bewährt.

Schaeffler DuraSense überwacht und bewertet den tribologischen Zustand der Profilschienenführung. Eine Schnittstelle zu den Rohdaten macht auch die Erkennung von Maschinenfunktionen und -fehlfunktionen möglich.
Schaeffler DuraSense überwacht und bewertet den tribologischen Zustand der Profilschienenführung. Eine Schnittstelle zu den Rohdaten macht auch die Erkennung von Maschinenfunktionen und -fehlfunktionen möglich.
(Bild: Schaeffler)

Laempe schmiert die Profilschienenführungen über die Zentralschmieranlage bereits am unteren Limit, das für diese Anwendung sinnvoll ist. Mit einer bedarfsgerechten Nachschmierung der Führungswagen ließe sich der Schmierstoffverbrauch noch weiter reduzieren, ohne Einbußen an der Gebrauchsdauer der Linearsysteme in Kauf nehmen zu müssen. Mit DuraSense bietet Schaeffler bereits eine passende Systemlösung für Profilschienenführungen. Das DuraSense-System überwacht mittels integrierter Sensorik den Schmierzustand und initiiert nur dann eine Nachschmierung, wenn diese aus tribologischer Sicht auch tatsächlich erforderlich ist. Der Schmierstoffverbrauch kann so – je nach Anwendungsfall – um bis zu 30 Prozent reduziert werden. Sollten eventuell doch einmal Sandpartikel in die Führungswagen eindringen, kann die DuraSense-Sensorik auch dies erkennen. Das ist eine interessante Perspektive, denn in dieser Branche wird, wie Frank Niemeyer versichert, die regelmäßige Reinigung der Maschinen doch öfter stark vernachlässigt.

Sie wollen mehr erfahren? Dann besuchen Sie uns dieses Jahr auf der AMB in Stuttgart an unserem Messestand Halle C2, Stand 2E21.

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