Betonsteinfertigungsmaschine

Mit Betonsteinfertigungsmaschinen von Masa lassen sich unterschiedlichste Betonsteine aus Leicht- und Schwerbeton herstellen. Bild: Balluff

Möchte der Bediener einen Rezepturwechsel vornehmen, müssen keine Endschalter mehr verstellt werden. Es sind lediglich Form und Stempel zu tauschen und die neuen Parameter für die hydraulische Auflast- und Formbewegung in die Bedienoberfläche der Anlagensteuerung einzugeben“, schildert Michael Dolon, Leiter Elektrokonstruktion bei Masa.

Betonsteine

Die Produktvielfalt der Fertigung ist nahezu unbegrenzt: Pflastersteine, Bordsteine und Sonderprodukte für den Garten- und Landschaftsbau sind nur einige Beispiele. Bilder: Balluff / Masa

„Die Micropulse-BTL-Wegmesssysteme von Balluff, die wir einsetzen“, fährt Dolon fort, „arbeiten im Gegensatz zu reinen Endschaltern berührungslos und damit verschleißfrei. Sie erfassen die Achspositionen kontinuierlich, was vielfältige Möglichkeiten bei der Prozesssteuerung eröffnet. Dank der flexiblen Ansteuerung der Maschine resultieren daraus eine hohe Reproduzierbarkeit und Qualität der Produkte“, so Dolon weiter und ergänzt: „Gleichzeitig profitiert der Anwender von deutlich geringeren Umrüstzeiten für neue Rezepturen.“

Das bedeutet, dass sich der größere Aufwand für die intelligente Wegmesstechnik durch die erhöhte Verfügbarkeit und Flexibilität der Maschine auszahlt. Dabei ist das Ganze kostenneutral, auf längere Sicht ja sogar kostengünstiger als herkömmliche Endschalter. Mit elektrischen Antrieben die Auflast- und Formbewegung der Anlage zu realisieren, schied von vornherein aus. Denn hydraulische Antriebe verfügen nach der Erfahrung von Dolon über die bessere Dämpfung und kommen besser mit den hohen Vibrationsstößen zurecht. Für eine hydraulische Lösung spricht auch, dass große Massen mit hoher Dynamik zu bewegen sind.

Hydraulische Antriebe sehr robust

Micropulse Wegmesssysteme BTL

Micropulse Wegmesssysteme BTL basieren auf der bewährten magnetostriktiven Wegmesstechnologie. Somit arbeiten sie absolut und berührungslos und damit vollkommen verschleißfrei.

Die Masa-Anlage verfügt über einen robusten und kompakten Maschinenrahmen. Der Grundrahmen zur Aufnahme des einteiligen Vibrationstisches ist besonders verstärkt. Mechanik-, Hydraulik-, Pneumatik- und Elektronikkomponenten sind entsprechend den Erfordernissen des rauen Betriebsalltags besonders hochwertig und für eine lange Lebensdauer ausgelegt.

Gesteuert und geregelt wird die Anlage über eine frei programmierbare Siemens-Simatic-S7-Steuerung mit angeschlossener Visualisierung. Von einem PC aus kann der Bediener die komplette Anlage während der Produktion bedienen, fertige Rezepturen auswählen, kontrollieren und bei Bedarf Änderungen an verschiedenen Parametern vornehmen. Die Taktrate der Maschine beträgt je nach Steintypus für eine Charge zwischen 10 und 25 Sekunden.

Steinproduktion im Sekundentakt

Micropulse-Systeme

Die Micropulse-Systeme in der hohen Schutzart IP 67 ertragen hohe Vibrations- und Stoßbelastungen klaglos.

Die Abläufe in der Anlage sehen folgendermaßen aus: Von der Dosierlinie wird das fertige Betongemisch über ein Fördersystem angeliefert und in den Vorsatzfüllteil, eine Art Trichter, eingefüllt. Von dort fällt das Material über zwei Klappen gesteuert in einen speziellen Behälter, den kistenförmigen Füllwagen. Hydraulisch angetrieben, wird dieser über die Form mit den Steinfächern geschoben, wo er seine Fracht entlädt.

Von oben kommt dann das Gegenstück, der Stempel. Er verdichtet das Material in der Form, während gleichzeitig ein Schwingtisch, angetrieben über Tischvibratoren, diesen Prozess unterstützt. Nach dem Entschalen transferiert ein Vorschubsystem die fertige Charge für den Weitertransport zur Aushärtekammer auf ein Blech, während wieder mit der Produktion einer neuen Charge begonnen wird.

Achspositionen

Die Achspositionen der hydraulischen Auflast- und Formbewegung wird zuverlässig mittels kontinuierlich messender Micropulse-Wegaufnehmer erfasst.

Form und Stempel der Anlage sind beide hydraulisch angetrieben. Zuständig für die Erfassung des Hubs der Auflast- und Formbewegung sind zwei Micropulse-Wegaufnehmer mit einer Messlänge von 600 und 2000 Millimetern für die Form und Stempelbewegung. Für den erforderlichen Druck sorgen volumengeregelte Pumpen, während über ein Proportionalventil die Geschwindigkeit der hydraulischen Bewegungen geregelt wird.

Berührungslose Wegerfassung

„Ursprünglich hatten wir dort anstelle der Balluff-Systeme magnetostriktive Wegaufnehmer eines anderen namhaften Herstellers im Einsatz, diese kapitulierten jedoch bereits nach kurzer Zeit“, verrät Stolzenberg und ergänzt: „Ihr empfindliches Sensorelement konnte den hohen Schwingungsbelastungen nicht standhalten. Die Micropulse-Systeme in der hohen Schutzart IP 67 dagegen ertragen die hohen Vibrations- und Stoßbelastungen klaglos.“

Das Funktionsprinzip der Magnetostriktion erlaubt es, die Balluff-Wegmesssysteme in hermetisch dichte Gehäuse einzubauen. Die aktuelle Positionsinformation wird über Magnetfelder von Permanentmagneten, die als Positionsgeber dienen, berührungslos durch die Gehäusewand in das Innere des Sensors übertragen.

Im konkreten Anwendungsfall sind die Sensoren am Maschinenrahmen befestigt, wobei die Messstrecke geschützt in einem Aluminium-Strangpressprofil liegt. Der Positionsgeber ist am bewegten Maschinenteil montiert und kennzeichnet mit einem Abstand von 15 Millimetern zum Micropulse-Profil die aktuelle Position. So können Verschmutzungen und Staub die Bewegung nicht behindern. Vorteilhaft ist dabei, dass keine größeren Anforderungen an die Führungspräzision gestellt werden. So tolerieren sie einen seitlichen Versatz ebenso wie einen Höhenversatz von bis zu 15 Millimetern, was trotz der hohen Vibrationen eine präzise Messung erlaubt.

Balluff bietet die Micropulse-Systeme mit unterschiedlichen Schnittstellen an. Masa hat sich für Systeme mit SSI-Schnittstelle entschieden. „Wir möchten in diesen Anlagen keine Feldbussysteme einsetzen. SSI hat für uns den Charme, dass der Anwender die Systeme im Servicefall jederzeit leicht austauschen kann. In der Regel macht dies eine Hilfskraft vor Ort, eine technische Fachkraft ist nur selten verfügbar“, erklärt Dolon.

Wenige Handgriffe genügen: Abmontieren, Stecker abziehen, Wegmesssystem tauschen, Stecker anschließen und System an den Rahmen anmontieren. Und schon ist die Anlage wieder betriebsbereit. Übrigens schon vor dem Sensortausch kann sich Masa per Fernwartung bei den meisten Anlagen auf die Fehlersuche begeben. Bei Bedarf können Techniker auf die SSI-Karte schauen und Ursachen für eine Störung wie Kabelbruch, ein fehlerhaftes Signal und dergleichen abklären.

Mit einer Auflösung von kleiner 10 Mikrometern, einer Wiederholgenauigkeit von kleiner 10 Mikrometern und einer Reproduzierbarkeit von kleiner 20 Mikrometern übertreffen die Micropulse-Wegaufnehmer alle Anforderungen, die an Wegaufnehmer in der Betonsteinanlage gestellt werden. Dasselbe gilt für die Linearitätsabweichung von plus 30 Mikrometern. bf

Autor: Detlef Zienert, Balluff