Wägesystemen zur Verwendung im Labor, in der Industrie und im Lebensmitteleinzelhandel

Mettler-Toledo GmbH  

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Die Laser Surface Velocimeter LSV 1000/2000 von der Zumbach Electronic AG, Orpund/Schweiz, unterstützen Hersteller bei der Qualitätsüberwachung in der Kabel-, Rohr-, Draht- und Stahlproduktion. Laut eigener Aussage übertreffen sie die Leistung herkömmlicher kontaktierender Messverfahren und bieten gleichzeitig absolute Robustheit bei kleinstmöglichem Wartungsaufwand und Wartungskosten. 

Laser Surface Velocimeter LSV 1000/2000 Laser Surface Velocimeter LSV 1000/2000 

Lasermesstechnik

Messgeräte für Länge, Weg, Abstand

Form- / Oberflächenmesstechnik

Präzise Geschwindigkeits- und Längenmessung Präzise Geschwindigkeits- und Längenmessung 

Bei der Extrusion hochwertiger Profile kommt es immer wieder zu Störungen und Schwankungen. Diese müssen frühzeitig Inline erkannt und sofort ausgeregelt werden.  Speziell für die Extrusion von Kunststoffprofilen hat die B. Becker GmbH, Landau, das Mess- und Regelsystem ProfiTec entwickelt. 

Berührungslose Inline-Längenmessung von zugeschnittenen Profilen 

Rohr- und Profilextrusion

Längenmesssysteme

Elovis: Stichproben waren gestern 

Kunststoffen werden schon direkt nach der Polymersynthese Zusatzstoffe beigemischt, um ihre Verarbeitungs- und Bauteileigenschaften zu verbessern. Am IKT in Stuttgart wurde ein Inline-Messverfahren entwickelt, das die Einflüsse von Zusatzstoffen auf Werkstoffverhalten und Spritzgießprozess aufzeigt. Dieses erlaubt zugleich die Messung des Werkzeuginnendrucks sowie die Charakterisierung der Entformungseigenschaften mithilfe einer Entformungs- und Normalkraftmessung. So können auch geringste Eigenschaftsänderungen durch Zusatzstoffe beschrieben werden. 

Einflüsse von Zusatzstoffen inline im Spritzgießprozess messen 

Additive

Gleitmittel für Kunststoff

Spritzgießmaschinen

Spritzgießwerkzeuge

Spritzgießen

Druck- / Kraftsensoren

Werkstoffcharakterisierung im Werkzeug 

Koordinatenmessgeräte mit Multisensorik sind aus einer modernen Qualitätssicherung nicht mehr wegzudenken. Das war nicht immer so, sondern ist das Ergebnis einer rasanten Entwicklung in den letzten 25 Jahren. Hierdurch ist diese Technik heute für vielfältige Messaufgaben geeignet, die sich aus der zunehmenden Automatisierung und den steigenden Anforderungen an Messgeschwindigkeit und -genauigkeit ergeben.  

Von taktilen Sensoren zur Messung mit Optik, Röntgentomografie und Multisensorik  

Optoelektronische Bilderkennung, Bildverarbeitungssysteme

Feintaster / Mikrotaster

Koordinatenmessgeräte

Computer-Tomografie-Systeme

Fortschritte in der Koordinatenmesstechnik 

Sehr leichte und hochfeste Rohre und Profile aus Faserverbundwerkstoffen stellt die Ferdinand Stükerjürgen GmbH & Co. KG, Rietberg, her. Die Stükertec Profile mit hohem Leichtbaupotenzial werden durch das von der Technischen Universität Darmstadt entwickelte Profil-Armierungs-Ziehen hergestellt. Mit diesem Verfahren können prinzipiell alle Fasertypen und thermoplastischen Matrixsysteme in gängigen Halbzeugstufen verarbeitet werden. 

Rohre und Profile aus Faserverbundwerkstoffen 

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Rohrbearbeitungsmaschinen

Wickelmaschinen

Pultrusion

Profil-Armierungs-Ziehen 

Noris Plastic produziert Wickelhülsen aus thermoplastischen Kunststoffen, die hohen technischen Anforderungen entsprechen. Dank geringster Fertigungstoleranzen lassen die recycling- und mehrwegfähigen Hülsen technisch anspruchsvolle Prozessabläufe zu. Sie ermöglichen durch präzisen Rundlauf hohe Umlaufgeschwindigkeiten und damit schnelle Konfektionierungsprozesse. Anwendungspezifisch werden die Hülsen mit sehr glatten oder auch rauen Oberflächen produziert. Die Hülsen sind staubfrei sowie abriebfest und dadurch reinraumgeeignet. Im Gegensatz zu Papphülsen sind diese Hülsen kostengünstig im Freien lagerbar. Diese Kunststoffhülsen erreichen bei nur 6 mm Wanddicke eine Stabilität, die etwa einer doppelt so dicken Papphülse entspricht. Durch die flankierende Qualitätsüberwachung garantiert das nach DIN ISO 9001:2008 zertifizierte Unternehmen einen überdurchschnittlich hohen Scheiteldruckwert. Diese Eigenschaft verhindert, dass die Hülsen während des Aufwickelns der Produkte im Innendurchmesser kleiner werden. Im schlimmsten Fall können Hülsen aufgrund des geringen Scheitelstauchwiderstands auf so kleine Durchmesser reduziert werden, dass die Wellen der verarbeitenden Maschine nicht mehr in die Hülsen passen und das (teure) aufgewickelte Material erst gar nicht der Weiterverarbeitung zugeführt werden kann. Kostengünstig werden - abhängig vom Ausgangsmaterial - die Wickelhülsen auch aus Sekundärrohstoffen produziert. Standardmäßig sind die Hülsen in Längen von 5 mm bis 12 m mit Innendurchmesser von 5 bis 152 mm bei Wandstärken von 1 bis 15 mm lieferbar. Auf Wunsch sind Sonderabmessungen oder farbige Oberflächen möglich. 

Wickelhülsen für hohe Anforderungen 

Kunststoffwickelhülsen 

Der Folienproduzent Plastotecnica SPA, Bagnoli di Sopra/Italien hat seine Extrusionsanlage zur Herstellung von Stretchfolie mit dem Dreharmwickler Midex-RA der Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik, Troisdorf, auf die Produktion von Cast Polypropylen-(CPP) Folien umgestellt. Mit dem Wickler werden Fertigrollen für die Weiterverarbeitung oder den Verkauf ohne einen zusätzlichen Umwickelprozess hergestellt. Die Wechselzyklen haben sich, laut Anwender deutlich verkürzt. Die Umrüstung auf sei auf Grund der Siemens S7 SPS Steuerung einfach möglich. Die notwendigen Modifikationen von Anlagenkomponenten konnte der Anwender nach der Beratung selbst vornehmen. 

Extrusionsanlage für Strechfolie umgerüstet 

Flachfolien- und Plattenextrusion

Folien

Dreharmwickler Midex-RA 

Im Sommer wird die Reifenhäuser Cast Sheet Coating GmbH & Co. KG, Troisdorf, bei einem portugiesischen Folienhersteller eine 5300 mm breite Midex-Gießfolienanlage in Betrieb nehmen. Es soll laut Hersteller eine der breitesten Gießfolienanlagen Europas sein. Damit ist die Produktion von Folien in Fertigbreiten von bis zu 4800 mm möglich. Laut Aussage des Unternehmens gibt es auch Anlagen mit Walzbreiten von bis zu 6700 mm im Portfolio. 

Mit einer Breite über 4000 mm

 

Polypropylen

Gießanlagen

Midex-Gießfolienanlage für breite CPP-Folien 

Folien werden für nachfolgende Verarbeitungsverfahren wie Bedrucken oder Laminieren zu großen Rollen aufgewickelt. Eine besondere Herausforderung hierbei ist die Sicherstellung einer guten Rollenqualität als Voraussetzung für eine zuverlässige Weiterverwendung. 

Wickeln von Kunststofffolien ist vielfältig und anspruchsvoll 

Hauchdünn und kilometerlang –  Folien von der Rolle 

Das klassische Nasswickelverfahren war bisher im Wesentlichen auf duroplastische Harzsysteme beschränkt. Nun konnte gezeigt werden, dass dies prinzipiell auch mit in-situ polymerisierendem Thermoplast möglich ist. Da die chemische Reaktion sehr sensibel auf verschiedene Prozesseinflüsse reagiert, liegen die Herausforderungen in der Modifikation der Anlage und der exakten Einstellung des Prozessfensters. 

Modifikation des Nasswickelverfahrens für in-situ polymerisierende Thermoplaste 

Thermoplaste

Polyamide

Fasern

Mit Kunststoff verwickelt 

Um die Tapelege- und Tape-Wickelsysteme, die über Laser- oder IR-Wärmequellen In-situ-Konsolidierung ermöglichen, weiterzuentwickeln und zu kommerzialisieren bieten sich zwei verschiedene Verarbeitungssysteme an. 

Weiterentwicklung von Tape-Lege- und Tape-Wickelsystemen 

kunststoffe.de

Kooperation von Conbility und Fraunhofer IPT 

Die Anschaffung von Maschinenanlagen und -ausstattung will gut überlegt sein. Eine Kombination aus Technikum und Akademie unterstützt Kunden bei der Integration von Maschinen in die Produktion.  

Goebel IMS eröffnet neues Applikationszentrum 

Schneidmaschinen, Kunststoff

Italienisches Lab für Kunden 

Im Fakuma- und Vor-K-Jahr 2018 war an technischen Trends einiges geboten. Welche zehn Themen die Kunststoffe-Leser am meisten interessiert haben, lesen Sie hier.  

Die meistgelesenen Technik-Trends 2018 

Biokunststoffe

Additive Fertigung

Der letzte Schrei 

Die Bimec s.r.l., Vanzaghello/Italien, beschäftigt sich mit der Verbesserung der Produktion und der Reduzierung von Standzeiten über die Wicklung. Das vorgestellte Modell TCA64C+ verfügt beispielsweise über eine automatische, programmierbare Zugkraftregelung sowie ein System zur Schnellentladung von Fertigrollen. Darüber hinaus sind eine wellenlose Abrollung, ein spezieller Spleißtisch und eine wahlweise automatische oder manuelle Positionsanpassung der Messer und Innenmesser vorgesehen. Laut Angaben des Herstellers ist die Anlage neben dem Schneiden von Kunststofffolien ebenso zum Schneiden von Papier, Laminaten und weiteren in flexiblen Verpackungen verwendeten Materialien geeignet. 

 TF-Serie mit „Single Face“-Design: Bei diesen Maschinen befindet sich die Ab- und Aufwicklung auf der gleichen Seite (© Bimec) 

Bimec auf der K 2019 

Wicklung verbessert Herstellprozesse 

Neue Sensoren für verschiedene Anwendungen

Robuste Wegaufnehmer  mit hoher Lebensdauer

Gefran hat eine neue Produktreihe auf den Markt gebracht: die hochpräzisen und robusten magnetostriktiven Wegaufnehmer der Hyperwave-Serie. Die Sensoren arbeiten berührungslos, zeichnen sich durch ihre hohe EMV-Störfestigkeit aus und sind unempfindlich gegenüber Vibrationen sowie Schock.

Gefran hat eine neue Produktreihe auf den Markt gebracht: die hochpräzisen und robusten magnetostriktiven Wegaufnehmer der Hyperwave-Serie. Die Sensoren arbeiten berührungslos, zeichnen sich durch ihre hohe EMV-Störfestigkeit aus und sind unempfindlich gegenüber Vibrationen sowie Schock. Die Linearwegaufnehmer werden in drei verschiedenen Varianten für unterschiedlich lange Messwege angeboten, um den Anforderungen verschiedenster Anwendungen gerecht zu werden.

Seit rund 50 Jahren entwickelt und fertigt Gefran, weltweit agierender Lösungs- und Komponentenanbieter für die Bereiche Automatisierung, Antriebstechnik und Sensorik mit Hauptsitz in Italien, Wegaufnehmer zur Erfassung von Position und Weg verfahrender Maschinenteile. Diese basieren entweder auf der potentiometrischen oder auf der magnetostriktiven Technologie.

„Potentiometrische Wegsensoren bestehen im Wesentlichen aus Schleiferbahn und Schleifer“, erklärt Kai Weigand (Bild 1), Produktmanager für den Bereich Sensorik bei Gefran. „Sie werden typischerweise im Bereich Kunststoff-Spritzgießen, Pneumatik und Pressen eingesetzt und lassen sich einfach installieren.“ Die Auflösung des Ausgangssignals ist bei dieser Technik unendlich. Potentiometer arbeiten mit geringen Spannungen, sind in vielen verschiedenen Bauformen verfügbar und vergleichsweise preisgünstig. Allerdings sind die Komponenten auch anfällig für Verschleiß und entsprechend wartungsintensiv. Auch der Einbau in Zylinder ist nur bedingt möglich. Über die Lebensdauer kann sich zudem die Messgenauigkeit der Sensoren verändern.

Eine Alternative stellen magnetostriktive Wegaufnehmer dar. Sie arbeiten berührungslos und sind damit verschleiß- und wartungsfrei. Ihre Lebensdauer ist nahezu unendlich, bei gleichbleibend hoher Genauigkeit bis 0,01 %. Die Auflösung des Ausgangssignals beträgt bis zu 0,5 µm. „Magnetostriktive Wegaufnehmer lassen sich problemlos in Hydraulikzylindern einsetzen“, so Weigand. „Ihr Gehäuseaufbau entspricht einer hohen IP-Schutzklasse, deshalb sind die Geräte besonders beständig gegen Verschmutzungen und hohe Drücke.“ Aufgrund ihrer Eigenschaften eignen sich die Sensoren auch für hydraulisch bewegte Achsen. Zu den weiteren Vorteilen des magnetostriktiven Messprinzips gehört die parallele Messung von zwei oder mehr Positionsgebern. Darüber hinaus kann bei Inbetriebnahme einer Anlage die Referenzfahrt entfallen, da es sich um eine absolute Wegmessung handelt. Aufgrund ihrer positiven Eigenschaften lösen magnetostriktive Sensoren nach und nach die Potentiometer ab.

Gefran entwickelt seine magnetostriktiven Wegaufnehmer sogar noch weiter und stattet neuere Modelle mit der Hyperwave-Technologie aus (Bild 2). „Dank einer veränderten Anordnung der Empfängerspule wird der longitudinale Wellenanteil mechanisch ausgeblendet und nur der gewünschte torsionale Signalanteil geht in die Messung ein“, erläutert Weigand. Das Signal-Rausch-Verhältnis ist dadurch um ein 15-faches besser als bei den Vorgängermodellen. „Damit haben wir zum einen erreicht, dass das Signal wesentlich stabiler gegenüber Vibrationen und Schock ist. Zum anderen können wir eine hohe EMV-Störfestigkeit garantieren sowie einen durchgehend präzisen und kontinuierlichen Betrieb.“

Die Positionsbestimmung erfolgt durch die Wechselwirkung zweier Magnetfelder: Das erste wird durch einen Stromimpuls entlang des gesamten Sensors erzeugt. Es interagiert mit dem zweiten, einem Positionsmagneten, der an der bewegten Achse befestigt wird.

Gefran bietet die neuen Wegaufnehmer in Profil- oder Stabbauweise an (Titelbild). Die Profilvariante ist universell einsetzbar und lässt sich mit Halterungen direkt an der zu messenden Struktur montieren. Der Positionsgeber ist wahlweise frei oder geführt.

Die Wegaufnehmer in Stabbauform aus Edelstahl AISI 316L eignen sich vor allem für den Einbau in Hydraulikzylindern mit Betriebsdrücken bis 350 bar und erfassen dort die Position des Kolbens in Echtzeit. Sie können dank einer magnetischen Schwimmerausführung auch als Füllstandsensor verwendet werden. Beide Bauformen sind mit Analogsignal oder digitalen Schnittstellen ausgestattet wie zum Beispiel SSI oder I/O-Link für Industrie-4.0-Anwendungen und kommunizieren über die Protokolle CANopen, Profibus und Profinet. Dabei ermöglicht die große Auswahl an Analogausgängen die direkte Messung von Weg und Geschwindigkeit sowie die inverse Messung mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit bei einem sehr geringen Nichtlinearitätsfehler.

Hyperwave-Sensoren eignen sich je nach Ausstattung für ein breites Temperaturspektrum von –30 °C bis +90 °C und beweisen auch bei Extremwerten besonders hohe Zuverlässigkeit. Zudem sind die Geräte mit einem wasserdichten Gehäuse nach Schutzart IP67 ausgestattet. Dank dieser Eigenschaften sind die berührungslosen magnetostriktiven Wegaufnehmer auch für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen geeignet.

Vielfältige Anwendungen  in der Kunststoffverarbeitung

Beide Hyperwave-Bauarten sind in drei verschiedenen Varianten erhältlich:

<ul><li>„General“ mit einem Messbereich von bis zu 1500 mm,</li><li>„Plus“ bis zu 2500 mm und</li><li>„Advanced“ bis zu 4000 mm.</li></ul>

Zu den typischen Anwendungen im Advanced-Bereich gehört die Messung der Werkzeugbewegung in Spitzgießmaschinen (Bild 3). „Beim Spritzgießen spielt vor allem die Genauigkeit eine Rolle und dass die Wiederholbarkeit gegeben ist sowie natürlich die Schock- und Vibrationsfestigkeit des Sensors“, so Weigand. Über die Positionsmessung des Werkzeugs kann sichergestellt werden, dass die Maschinenbewegungen insgesamt sicher aufeinander abgestimmt sind und Kollisionen zum Beispiel mit Greifrobotern ausgeschlossen werden. Gerade in Spritzgießprozessen kommt es häufig auf Reaktionen im Bereich von Millisekunden an“, so Weigand weiter. Die Fertigung und Entnahme von Spritzgussteilen müssten exakt ineinander übergehen. Weitere Vorteile der Hyperwave-Technologie seien das geringe Signalrauschen, sprich die hohe Auflösung, und die Flexibilität in der Länge der Messwege mit Abstufungen bis hin zu vier Metern.

Auch für die Gleichlaufregelung – zum Beispiel bei der Steuerung von Zylindern in Metall-, Kunststoff- oder Gummipressen mit Messungen im Mikrometerbereich – sind die Wegaufnehmer der Advanced-Serie geeignet. Dabei bewegen sich beim Zufahren der Presse vier Zylinder. Um ein Verkanten in der Maschine oder Unebenheiten beim Pressen des jeweiligen Bauteils zu vermeiden, ist ein exakter Gleichlauf der Komponenten wichtig. Jeder Zylinder muss daher eine eigene Servoregelung und ein eigenes Wegmesssystem bekommen, damit die jeweilige Position bis auf 10 µm genau gleich ist.

Die Wegaufnehmer der Plus-Serie eignen sich zur Positionserfassung in Anwendungen, die keine besonders hohe Auflösung erfordern, aber zum Beispiel eine hohe Beständigkeit gegen Vibrationen und Stöße – wie bei Wickelanwendungen –, oder die einen erweiterten Einsatztemperaturbereich haben wie beispielsweise Siebwechsler in Kunststoff-Recyclingmaschinen (Bild 4). „Der flüssige Kunststoff wird von Verunreinigungen befreit, indem er durch ein Metallsieb gedrückt wird“, erklärt Weigand. „Siebwechsler können über Druckmessungen erkennen, wenn das Sieb ausgetauscht werden muss.“ Durch eine hydraulische Bewegung wird dann das alte Sieb herausgezogen und das neue eingesetzt.

In anderen Applikationen kommt es in erster Linie auf die Wirtschaftlichkeit, Robustheit und Langlebigkeit der magnetostriktiven Weggeber an. Dazu zählen unter anderem Dosieranwendungen oder die Tänzerregelung in der Spulen- und Wickeltechnik. Hier finden die verschleißfreien Sensoren der General-Serie Verwendung.

Kontinuierliche Investitionen in Forschung und Entwicklung sowie eine enge Zusammenarbeit mit renommierten Universitäten unterstützten die Entwicklung der Hyperwave-Technologie. „Unsere Kunden profitieren von der Inhouse-Produktion der Sensorelemente unserer Wegaufnehmer, durch die wir eine besondere Genauigkeit bei der Messung sowie eine hohe Flexibilität bei der Installation und der Anpassung an andere Systeme gewährleisten können“, so Weigand abschließend.

Dank ihrer hohen Präzision, Robustheit und Kompaktheit können die neuen Linearwegaufnehmer zukünftig sogar weitere Branchen und Applikationen bedienen: Mögliche Anwendungsszenarien finden sich zum Beispiel in der holzverarbeitenden Industrie in Sägewerksanlagen, in der Metallindustrie zur Walzspaltmessung in Walzwerken sowie in der Reifenindustrie für die Vulkanisierung.

GEFRAN DEUTSCHLAND GmbH  

https://www.gefran.de

Ausgabenartikel KU12-21

Die Hyperwave-Sensoren sind in den Bauformen Stab und Profil für verschieden lange Messwege sowie mit verschiedenen Schnittstellen erhältlich.

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Bild 1. Produktmanager Kai Weigand: „Potentiometrische Wegsensoren werden typischerweise im Bereich Spritzgießen, Pneumatik und Pressen eingesetzt.“

Bild 3. Die neuen magnetostriktiven Profilsensoren lassen sich direkt an der zu messenden Struktur montieren, wie hier an einer Spritzgießmaschine.

Bild 4. Die Wegaufnehmer der Plus-Serie eignen sich für Anwendungen mit erweitertem Einsatztemperaturbereich, zum Beispiel für Siebwechsler, die in Kunststoff-Recyclingmaschinen zum Einsatz kommen.

Bild 2. Dank einer veränderten Anordnung der Empfängerspule (unten rechts) blenden Hyperwave-Sensoren den longitudinalen Wellenanteil mechanisch aus, nur der gewünschte torsionale Anteil geht in die Messung ein.

Name - Hauptartikel Gefran

<b>Torsten Fuchs</b> ist CEO bei der Gefran Deutschland GmbH, Seligenstadt.