Dehnungssensoren zur Überwachung von Presskräften
Die Überwachung der Prozesskräfte bei Pressen ist nicht nur für die Sicherstellung der Anlageverfügbarkeit wichtig, sondern hat auch einen entschiedenden Einfluss auf die Qualität der Presselemente
Indirekte Kraftmessung mit Dehnungssensoren
Die Messung kann direkt im Kraftfluss über Kraftmessdosen oder indirekt im Kraftnebenfluss über Dehnungsaufnehmer gemessen werden. Dehnungsaufnehmer für die Kraftmessung haben Vorzüge hinsichtlich ihrer kompakten Abmessungen und ihrer einfachen Nachrüstbarkeit außerhalb des Arbeitsraumes. Zudem können die auftretenden Presskräfte überlastfest gemessen werden und die Dynamikeigenschaften einer Anlage werden nicht beeinträchtigt.
Mittels der Kraftmessung über Dehnungsaufnehmer werden Dehnungen, welche durch die Pressenkraft in den steifen Strukturen der Maschine ausgelöst werden, gemessen. Die Dehnungen sind winzige Verformungen im Rahmen, welche sich proportional zur aufgebrachten Presskraft verhalten. Um die Dehnungen zu messen werden die Dehnungsaufnehmer kraftschlüssig im sogenannten Kraftnebenfluss am Rahmen der Presse montiert wo die Verformungen auftreten.
- Die Kraftmessung in der Umformtechnik erfüllt dabei folgende Funktionen:
- Grenzwertüberwachung um Überlasten zu vermeiden
- Werkzeugschutz bei verklemmten Teilen
- Prozess-Überwachung (z.B. Füge-, Halte- und Presskräfte)
- Werkzeug-Monitoring (Überwachung des Verschleißes)
Die Nutzung von Dehnungssensoren zur Kraftmessung bringt dabei folgende Vorteile mit sich:
- Keine Beeinträchtigung der Höhe des Arbeitsraumes
- Überlastfest
- Geschützte Anbringung außerhalb des Arbeitsraumes
- Einfache Nachrüstbarkeit, da die Verschraubung unkompliziert am bestehendem Rahmen vorgenommen werden kann.
- Kostengünstige Installation. Dies trifft insbesondere bei großen Nennkräften zu, bei welchen Kraftsensoren verhältnismäßig groß dimensioniert sein müssen.
Die schnellen Zyklen in der Metallbearbeitung bürgen jedoch hohe Anforderungen an die verwendete Messtechnik. So muss ein Driften des Nullpunktes, bzw. des Messsignals aufgrund von harschen Umgebungsbedingungen wie zum Beispiel Vibrationen und Temperaturänderungen vermieden werden. X-SENSORS hat als Antwort auf diese Herausforderung eigens zwei Funktionen entwickelt, mittels welchen ein Drift des Messsignals einfach in zyklischen Anwendungen wegtariert werden kann.
Die Teach-In Mechanismen zur Durchführung eines Nullpunktabgleich sind nach ihrer Funktionsweise als «interner und externer» Nullpunktabgleich benannt. Sie sind so ausgelegt, dass sie in schnellen, zyklischen Anwendungen zum Einsatz kommen und dort ein stabiles Messsignal sicherstellen.
Für sehr schnelle Lastwechsel innerhalb von 220 ms, wie sie beispielsweise bei Exzenterpressen auffindbar, sind steht der interne, AC-gekoppelte Nullpunktabgleich zur Verfügung. Mittels einer integrierten Integralfunktion werden nur die schnellen Lastwechsel im Ausgangssignal sichtbar gemacht. Ein Nullpunktdrift dagegen wird automatisch ausgeblendet.
Die folgende Grafik beschreibt das Verhalten des kompensierten Ausgangssignals bei sehr schnellen Lastzyklen:
Für Zykluszeiten von 0,15…150 s gibt es alternativ einen Steuereingang um den Nullpunktabgleich von Extern auszulösen.
Die Dehnungsaufnehmer von X-Sensors können mittels diesem externen Nullpunktabgleich über die Steuerung auf Null abgeglichen werden. Dieser Eingang für den Nullpunktabgleich ist intern mit einem Widerstand auf Plus gezogen. Ist dieser Reset-Eingang offen, so befindet sich der Sensor im Messmodus (Operate). Wird dagegen der Reset-Eingang auf 0V gezogen, so wird das Signal Null gesetzt (Reset) und der Nullpunktabgleich wurde durchgeführt.
Das folgende Schaubild beschreibt das Verhalten der Dehnungsaufnehmer in Abhängigkeit des Reset-Einganges:
Unsere Dehnungssensoren zeichnen sich durch eine hohe Genauigkeit und einen analogen Signalpfad aus, wodurch ein effektive Messung und Steuerung der Prozessparameter möglich ist. Des Weiteren stehen als Ausgangssignale die gängigen Industrieeingangssignale 0-10 V und 4-20 mA bereit.
Die jeweiligen Produktfamilien unterscheiden sich hinsichtlich der Genauigkeit, Auflagefläche, Montageart und Messbereich.
