Einsatz von Dehnungsaufnehmern erhöht Genauigkeit beim Schmieden

Hirschvogel Automotive Components in Pinghu, China, gehört zu den weltweit führenden Automobilzulieferern und setzt Dehnungsaufnehmer der Serie SLB und das Messverstärkersystem MP55DP von HBM zur Überwachung von Schmiedekräften ein, um Qualitätsverbesserungen zu erzielen.

Beim Schmieden in der Produktion wird Metall durch lokale Druckkräfte umgeformt. Dies geschieht in einer Hochleistungs-Schmiedemaschine, in der ein Kurvengetriebe die Drehbewegung eines Elektromotors in die lineare Auf- und Abwärtsbewegung des Hammers oder sogenannten Gleitklotzes überträgt.  

Das Schmieden erfordert den Einsatz hoher Kräfte, und die auf ein Werkstück wirkende Kraft kann größer sein als die Nennkraft der Schmiedemaschine. Die wirkende Kraft kann mehrere MN betragen: die größte, weltweit erfasste Kraft betrug 800 MN. Dadurch wird das Schmieden zu einer besonders gefährlichen Aktivität, sowohl für die Maschine als auch für das Personal, das sich in ihrer Nähe aufhält.

Demands on the measurement technology

However, it is critically important that these forces are carefully controlled if the work is to meet consistently high standards. There are significant benefits from being able to monitor the processing force precisely. Yet this has been traditionally difficult because of the need to fit suitable force sensors to the slide blocks or support columns while maintaining sensors in these locations has been impractical. Another challenge has been the cost of force sensors with a suitable nominal range.

Using HBM’s stainless steel SLB700A transducers resolves these issues since the transducer attaches directly to a plane surface with a friction joint and four bolts. This enables the strain of the test object to be transferred directly to the SLB700A making it ideal for installations such as forging machines where installation conditions make it difficult to use standard force transducers.

Anforderungen an die Messtechnik

Damit die Arbeit gleich bleibend hohe Qualitätsstandards erfüllt, ist eine genaue Steuerung dieser Kräfte jedoch von entscheidender Bedeutung. Die Möglichkeit, die Bearbeitungskräfte genau zu überwachen bringt deutliche Vorteile. Dies war jedoch von jeher schwierig, und zwar wegen der Notwendigkeit geeignete Kraftsensoren an den Gleitklötzen oder Säulen zu installieren, was sich an diesen Stellen als nicht praktikabel erwies. Eine weitere Herausforderung stellten die Kosten von Kraftsensoren mit passendem Nennkraftbereich dar.

Die Lösung bietet hier der Einsatz von Edelstahl-Aufnehmern der Serie SLB700A von HBM, da diese Aufnehmer über eine reibschlüssige Verbindung und vier Schrauben direkt mit einer ebenen Kontaktfläche verbunden wird. Dadurch kann die Dehnung des Prüfobjekts direkt auf den SLB700A übertragen werden, der daher ideal für Aufbauten wie Schmiedemaschinen ist, wo die Installationsbedingungen den Einsatz von Standard-Kraftaufnehmern erschweren.

Die Lösung von HBM

Hirschvogel Pinghu installierte zwei Aufnehmer des Typs SLB700A an jeder Stütze seiner Schmiedemaschine. Das heißt, es werden parallele Signale erzeugt, die mit dem Einkanal-Messverstärker MP55DP von HBM verstärkt und verarbeitet und dann über ProfibusDP ohne Genauigkeitseinbußen an die SPS-Steuerung übertragen werden. Das gesamte Messsystem wird mit Hebevorrichtung kalibriert.

Der Dehnungsaufnehmer SLB700A von HBM ist für Anwendungen bestimmt, in denen große Kräfte gemessen werden sollen. Durch das Anbringen zweier Dehnungsaufnehmer vom Typ SLB700A an gegenüberliegenden Seiten des Prüfobjekts können Biegeeinflüsse auf die Werkstücke kompensiert werden. Der SLB700A bietet Kompensationselemente zur Anpassung an die verschiedenen, im Maschinenbau üblicherweise eingesetzten Stahlarten sowie eine hohe Schutzart.

Der MP55DP ist ein 4,8 kHz-Trägerfrequenz-Einkanal-Messverstärker mit Profibus-Schnittstellen. Er gehört zum Messverstärkersystem PME von HBM und ergänzt als autarke, für alle Industrieanforderungen geeignete Überwachungseinheit den SLB700A. Das Gesamtsystem ermöglicht dank einer CAN- oder Profibus-Schnittstelle die einfache Integration in Automatisierungsumgebungen.

HBM bietet Herstellern in ganz China führende messtechnische Lösungen und hat auch Schuler China, den Technologie- und Weltmarktführer im Bereich der Metallumformung, mit einer ähnlichen Lösung beliefert.

Vorteile der HBM-Lösung:

  • Mühelose Dehnungsüberwachung von statisch und dynamisch belasteten Einheiten
  • Einfache Montage
  • Schutz vor Umgebungseinflüssen, da aus Edelstahl
  • Kostengünstig
  • Einsatz des Messverstärkersystems PME von HBM mit Profibus-Schnittstelle erlaubt Integration in Automatisierungssysteme
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