Großteil-Richtanlage

Trotz hoher Kräfte korrigiert die Großteil-Richtanlage von MAE Krümmungen feinfühlig auf unter 0,1 Millimeter Abweichung.

Darüber hinaus hat sich die Hydraulikkonstruktion deutlich vereinfacht.

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Die Großteil-Richtanlagen von MAE Götzen sind auf die rauen Umgebungsbedingungen von Stahlwerken ausgelegt und deutlich flexibler als Rollen-Richtanlagen.

Ob Profile, Stäbe oder Walzen: In immer mehr Anwendungen müssen Stahlwerke zunehmend höhere Genauigkeiten für die Linearität ihrer Produkte erreichen. Für Werkstücke mit bis zu 30 Metern Länge und Durchmessern von bis zu 800 Millimetern hat MAE Maschinen- und Apparatebau Götzen eine neue Maschinengeneration entwickelt. Die Großteil-Richtanlagen sind flexibler als Rollen-Richtanlagen und auf die rauen Umgebungsbedingungen von Stahlwerken ausgelegt. Damit bietet der Spezialist für das Richten und Fügen mit Sitz in Erkrath, Nordrhein-Westfalen, eine wirtschaftliche Lösung, die unterschiedlichste Anforderungen abdeckt.

„Unser Entwicklungsziel war es, mit einer modularen Baureihe das gesamte Spektrum für das Langteil-Richten abzudecken, von relativ geringen Kräften und manueller Beladung bis zu extrem kraftvollen und voll automatisierten Lösungen“, beschreibt Manfred Mitze, Geschäftsführer von MAE Götzen, die Aufgabe. Dabei stand von Projektbeginn an fest, dass die Baureihe hydraulische Antriebe für den Richthammer nutzen soll. Vor allem die Kombination von dynamischer Eilgang-Geschwindigkeit und hohen Prozesskräften machte diese Entscheidung einfach.

Alle anderen Bewegungen verfügen über elektromechanische Antriebe. „Wir haben einen erfahrenen Ansprechpartner für die gesamte Automatisierung mit Bewegungssteuerung, Elektromechanik und Hydraulik gesucht, darum haben wir uns für Bosch Rexroth entschieden“, betont Mitze.

Aufbau der Hydraulik vereinfacht

Als Entwicklungspartner legte Bosch Rexroth das komplette Antriebssystem aus und vereinfachte den Aufbau der Hydraulik. Herzstück ist der drehzahlvariable Pumpenantrieb der Sytronix-Familie. Er besteht in diesem Fall aus einem intelligenten Regler und einem Servomotor, der auf einer Welle zwei verstellbare Axialkolbenpumpen antreibt. Sie erzeugen einen Arbeitsdruck von 315 bar. Die Pumpen bewegen in einem geschlossenen Regelkreis einen Differenzialzylinder mit hoher Präzision nach den Vorgaben der übergeordneten Richtmesssteuerung Ricos.

Zum Richten der Werkstücke gibt der Bediener Durchmesser, Material und geforderte Genauigkeit ein und drückt auf „Start“. Leise beschleunigt der Elektromotor des drehzahlvariablen Pumpenantriebs, und ein Richthammer drückt mit bis zu 25.000 kN das mit Laser vermessene Profil gegen zwei Ambosse. Trotz der hohen Kräfte korrigiert die neue Großteil-Richtanlage von MAE Krümmungen feinfühlig auf unter 0,1 Millimeter Abweichung.

„Die in Ricos integrierte Prozesserfahrung ist unsere Kernkompetenz“, hebt Manfred Mitze hervor. Unterhalb der Maschinensteuerung schließt das antriebsbasierte Motion-Logic-System IndraMotion MLD von Rexroth den Regelkreis zwischen Zylinderposition, Kraft und Drehzahl des Pumpenantriebs. Dazu berücksichtigt die Software verschiedene Faktoren sowohl des Elektromotors als auch der Fluidtechnologie.

Reibung um bis zu 90 Prozent reduziert

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Bei der neuen, patentierten Großteil-Richtanlage erreicht MAE Götzen durch einen drehzahlvariablen Pumpenantrieb von Rexroth Energieeinsparungen von bis zu 80 Prozent und eine deutlich vereinfachte Hydraulikkonstruktion.

Für den Richtvorgang erhöht der Motor die Drehzahl, bis das geforderte Moment erreicht ist. Dann schwenkt eine Axialkolbenpumpe ein und hält das Moment. Die Best-in-class-Regler limitieren und halten das Moment prozessorientiert. „Rexroth hat seine umfassende Hydraulikerfahrung in die Software integriert“, erinnert sich Manfred Mitze. „Die antriebsbasierte Bewegungssteuerung entlastet unsere Prozesssteuerung, und wir können je nach Maschinengröße ohne Zusatzaufwand hydraulische oder elektrische Antriebslösungen einsetzen.“

Die Drehzahl- und Schwenkwinkelregelung erfolgen so feinfühlig, dass Rexroth den hydraulischen Aufbau der Hydraulik deutlich vereinfachen konnte. Sytronix positioniert den Differenzialzylinder ohne Regelventile direkt. Sobald der Prozess nur Teillast fordert, sinkt die Drehzahl bedarfsgerecht.

Dadurch reduziert Sytronix den Energieverbrauch um bis zu 80 Prozent im Vergleich zu einem Konstantaggregat. Zusätzlich sinkt die mittlere Geräuschemission um bis zu 20dB(A). Die Bedarfsregelung hat noch weitere Vorteile: Das Hydrauliköl erwärmt sich kaum, und die Anlage benötigt keinen Ölkühler. Zusätzlich kann MAE die Ölmenge im Vergleich zu einer konventionellen Hydrauliklösung in etwa halbieren. Die geringe Menge erhöht die Standzeit, weil das Öl weniger oxidiert.

Im Vollausbau verfügt die Großteil-Richtanlage von MAE über bis zu 20 Servoantriebe. Dann werden Profile in die beiden verfahrbaren Werkzeugaufnahmen an den Stabenden eingelegt. Über Rollenschienenführungen von Rexroth positionieren Servomotoren die mehrere Tonnen schweren Werkstücke in die richtige Höhe, und Rollenprismen drehen sie in die richtige Lage.

Entlang des gesamten Arbeitsbereiches fährt das 40 Tonnen schwere C-Gestell mit dem Richthammer auf den Rollenschienenführungen. Im Vergleich zu Gleitschienenführungen reduziert die Wälzlagertechnik die Reibung um bis zu 90 Prozent. Das verringert die notwendige Antriebsleistung und senkt den Energieverbrauch.

Der bis zu 30 Meter lange Fahrbereich ist aus Teilstücken zusammengesetzt. Eindeutig gekennzeichnete Montagepositionen der einzelnen Enden sorgen für einen ruckfreien Ablauf auf der gesamten Länge. Das aufgeklipste Abdeckband besteht aus einem Stück. Zusammen mit der integrierten Komplettabdichtung sowie den serienmäßigen Vorsatzdichtungen sind die Führungswagen auch gegenüber feinsten Metall- oder Zunderpartikeln unempfindlich.

Die antriebsbasierte Steuerung IndraMotion MLD koordiniert bis zu sieben weitere Achsen für Hilfsbewegungen. Über den Automatisierungsbus Sercos tauscht sie in Echtzeit Informationen sowohl mit den verbundenen Achsen als auch mit weiteren Steuerungen aus. Sie entlastet damit die übergeordnete Prozesssteuerung.

Wie alle Rexroth-Steuerungen basiert sie auf der international standardisierten SPS nach IEC 61131-3 und Bausteinen nach PLCopen. In vordefinierten Best-in-Class-Reglern hat Rexroth die Besonderheiten der Fluidtechnologie bereits integriert. Darüber hinaus bieten die IndraDrive-Antriebsregler mehr als einhundert Technologiefunktionen.

Sicherheit wird groß geschrieben

Die antriebsintegrierte Sicherheitstechnik Safety on Board erfüllt Kategorie 3, Performance Level d nach EN 13849-1 sowie SIL2 nach EN62061 SIL2. Damit können Bediener bei geöffneter Schutztür die Maschinen gefahrlos einrichten und beladen. Rexroth setzt den Sicheren Stopp 2 (SS2) des Antriebsreglers ein und als zusätzliche Absicherung die vom Regler zyklisch getestete Motorbremse.

In seinem Resümee bekräftigt Manfred Mitze: „Durch die Entwicklungspartnerschaft haben wir unser Konzept sehr schnell realisiert und den Engineeringaufwand deutlich reduziert. Bosch Rexroth bringt die Erfahrung im Zusammenspiel von Hydraulik, Steuerungstechnik, Energieeffizienz und Software ein, und wir konzentrieren uns ganz auf unsere Prozesskompetenz.“ Eine Arbeitsteilung, die die beiden Unternehmen fortführen. Mit Erfolg, denn MAE konnte bereits erste Großteil-Richtanlagen in Europa, den USA und Asien in Betrieb nehmen. Dabei unterstützt Rexroth das mittelständische Unternehmen mit der weltweiten Service-Präsenz vor Ort, einer Kernanforderung der Anwender.

Autor: Harry Felix, Bosch Rexroth, www.boschrexroth.de