Die SC 700 wird im Selbstlern-Modus eingestellt. Das heißt: Die Software optimiert sich selbst. Dadurch wird eine hohe Präzision erreicht, ohne dass weitere Einstellungen nötig sind.

Bilder: Brankamp/Sacma

Nach Abschluss der SC 500 lag der Fokus auf Serie SC 600. Sie überwacht den Walzprozess auf kombinierten Maschinen wie dieser hier.

Die Geräte der Serie SC 600 überwachen die Qualität beim Walzen in kombinierten Maschinen

Die grafische Darstellung auf dem Siemens-Terminal vereinfacht die Prozessüberwachung.

In Pressensteuerung integriert

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2000 hatte der italienische Pressenbauer Sacma Limbiate die Erkrather Brankamp GmbH mit der Entwicklung eines modularen Prozessüberwachungs-Systems beauftragt. Dieses sollte sowohl auf die wechselnden Anforderungen an den Maschinen- und Werkzeugschutz zugeschnitten sein als auch auf die wachsende Qualität der produzierten Teile beim Umformen und Gewindewalzen. Sacma hatte dabei Wert gelegt auf eine intuitiv bedienbare Benutzeroberfläche und die Möglichkeit, die Parameter rasch zu wechseln. Die Aufgaben des Werkers sollten durch das neue System vereinfacht werden. Entscheidend in der Umsetzung des Projektes war die Verflechtung der Brankamp’schen Überwachungsfunktionen mit der elektronischen Steuerung der Mehrstufenpressen und der Stufenpressen in Kombination mit Flachbacken-Walzen. Brankamp hatte die Anforderungen mit innovativen Geräten, moderner Elektronik und einer effizienten Programmierung erfüllt. Nun können komplexe Prozesse überwacht werden. Zudem schützen die Systeme Maschinen wie auch Werkzeuge und überwachen die Werkstückqualität.
Ursprünglich waren die Geräte des Typs SC 500 entwickelt worden, um die Gesamtbelastung des Pressenrahmens mit Rahmensensorik zu messen. Nach der Markteinführung zeigte sich, dass die SC 500 neben der Unterstützung beim Einrichten auch komplexe Prozessüberwachungs-Aufgaben übernehmen können. Dank der verbesserten Überwachung der Hüllkurven können selbst Anomalien bei Veränderungen der Belastung entdeckt werden, die geringer sind als die Maximalbelastung, beispielsweise das Verkanten beim nicht lagerichtigen Einführen der Teile in die Matrize oder beim Verlieren eines Teils bei der Übergabe von einer Station zur nächsten. Des Weiteren sorgt eine sich selbst optimierende und anpassende Software dafür, dass die Überwachungsqualität kontinuierlich hoch bleibt. Grenzwerte müssen nicht mehr permanent manuell angepasst werden. Das war in der Regel morgens während der normalen Produktion der Fall, wenn die Maschinen kalt wieder anliefen oder aber am Ende der Mittagspause beim Neustart der Presse. In den Jahren nach ihrer Einführung wurde die Serie SC 500 weiter verbessert, auch mit Hinblick auf die grafische Darstellung, indem sie etwa mit einem Farbdisplay ausgestattet wurde. Die kalibrierte Messung der Gesamtbelastung einer Anlage in kN erlaubt es, das Anfahren der Presse zu unterstützen und falsche Einstellungen oder unzulässige Schieflast am Stößel zu vermeiden. Das schlägt sich sowohl bei Pressen mit traditionellem Werkzeugwechsel nieder als auch bei Anlagen, die mit einem Quick Change-System ausgestattet sind. Bei den neuen Pressen der Serie 6 mit einem 5500 kN Nenndruck bietet die SC 500 Hilfe durch kalibrierte Referenz-Signalkurven, nach denen sich der Werker beim Einrichten orientieren kann. Dies reduziert die Rüstzeiten.

Nach Abschluss der SC 500 lag der Fokus auf der Entwicklung der Serie SC 600. Diese wurde entworfen, um eine Qualitätsüberwachung für den Walzprozess kombinierter Maschinen zu gewährleisten. Das Projekt eines Systems zur Walzenkontrolle erfuhr einen erheblichen Schub, als die Sacma-Gruppe Ingramatic aufkaufte – einen alt eingesessenen Hersteller von Gewindewalzen. Brankamp hat die Technik zur Überwachung und Bedienung weiter den Kundenbedürfnissen angepasst und verbessert. So wird eine bessere Qualitätskontrolle und Prozessüberwachung sichergestellt und – wie im Fall der Mehrstufenpressen – die Möglichkeit geschaffen, Umformkräfte an den Stellschrauben der Walzbacken kalibriert zu messen. Bei Ingramatic-Walzen optional ist die kalibrierte Messung der Walzkraft an den Stellschrauben des Backenkorbes. Das erlaubt schnellere Werkzeugwechsel, da der Werker die Kraft, die auf den einzelnen Stellschrauben lastet, genau kennt. Diese können dann auf den korrekten Arbeitsdruck eingestellt werden, so dass eine optimale Standzeit der Werkzeuge erzielt wird. Die Daten werden in kN angegeben und können auf den Datenblättern der Werkstücke vermerkt werden. So sind sie als Referenz bei wiederholter Fertigung verfügbar.
Neben der Überwachung der während des Betriebs an den Stellschrauben auftretenden horizontalen Kräfte haben die Brankamp und Ingramatic die Belastungen untersucht, die bei den Walzvorgängen in vertikaler Richtung auftreten. Ergebnis: Die Ausrichtung der Backen zueinander, mithin die Spureinstellung, korreliert mit den vertikalen Kräften. Die Minimierung der vertikalen Kraft im Walzprozess zeigt, dass die Einstellung der Spur optimal ist und bedeutet gleichzeitig, dass lediglich minimaler Verschleiß an den Flachbacken-Werkzeugen auftritt. Durch die Messung dieser Kraft wird zudem möglich, die korrekte Einstellung der Werkzeuge zu ermitteln. Dies spart Einrichtzeiten beim Anlaufen der Maschine.
Die Einstellung der Spurlage, basierend auf der gemessenen vertikalen Kraft, berücksichtigt den dynamischen Einfluss bei höheren Hubzahlen und maximiert die Werkzeug-Lebensdauer. Unter realen Arbeitsbedingungen mit vergüteten Teilen wurde festgestellt, dass, verglichen mit der unter herkömmlichen Bedingungen durchgeführten statischen Spureinstellung, sich die dynamische Spur-Einstellung die Werkzeug-Lebensdauer mehr als verdoppelt.

Um Abweichungen und Qualitätsmängel auszuschließen, die nicht durch die Rahmensensorik feststellbar sind, wurden Lösungen in einer dritten Phase entwickelt. Dabei werden Sensoren eingesetzt, die sich für die kritischen Stadien des Umformprozesses eignen. Die Serie SC 700 wurde entwickelt, um die Überwachung von Verdrehern bei der Produktion von Flanschkopf-Schrauben sicherzustellen. Hier muss auch der kleinste Zentrierungsfehler sicher erkannt werden. Über ihre Bedienoberfläche bietet die Serie SC 700 eine Prozessüberwachung, die diejenige konkurrierender Standardsysteme übersteigt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Einstellungen während eines kurzen Selbstlern-Modus durchgeführt werden. Das bedeutet: Die Software optimiert sich selbst. Durch diese Funktion wird Präzision erreicht, ohne dass weitere Einstellungen nötig sind.

Um die Bedienung der Maschinen schneller und intuitiver zu gestalten, hat Sacma Limbiate eine Pressensteuerung entwickelt, die die Hauptfunktionen aller Steuerungs- und Messgeräte einer Maschine in einem einzigen Terminal vereint. An diesem Projekt hat Brankamp von Beginn an mitgearbeitet. So wurde die Möglichkeit geprüft, die Bedienung und Visualisierung der Prozessüberwachung in die bei Sacma Limbiate eingesetzten Siemens-Industrie-Personalcomputer zu integrieren. Bis dahin war noch nie in solch einem Ausmaß versucht worden, auf die unter dem Betriebssystem Windows CE laufenden PCs Fremdsoftware zu integrieren. Es war eine Weltpremiere. Dieses Ziel vor Augen und in Zusammenarbeit mit dem Siemens’schen Forschungs- und Entwicklungszentrum in Erlangen entwickelten die Brankamp-Programmierer eine effiziente neue Überwachungseinheit. Sie arbeitet auf der Basis eines Brankamp-Prozessüberwachungs-Systems und erlaubt sowohl die visuelle Darstellung der Prozesssignale als auch die Einstellung der Überwachungsgrenzen für die Fertigungsvorgänge Umformen und Gewindewalzen direkt auf der Sacma-Pressensteuerung. Die Integration der Prozessüberwachung hat die Erwartungen von Sacma voll und ganz erfüllt. Die Bedienung und das Handling wurde vereinfacht dank der grafischen Darstellung auf dem Siemens-Terminal und dem identischen „Look and Feel“ von Pressensteuerung und Prozessüberwachung. Der Werker arbeitet nun über eine einheitliche Benutzeroberfläche. Letztere folgt der gleichen Bedienlogik und kann von der Belastungsanalyse zur Kontrolle der mechanischen Funktionen der Maschine umschalten. Dabei hat der Werker immer noch ein und denselben Pressen-Monitor vor Augen. Das Resultat der Entwicklung sind eine einheitliche Bedienoberfläche und ein optimales Interface der verschiedenen Funktionen. In der Praxis führt dies zu verbesserten und effizienten Arbeitsbedingungen.