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Modernisierung von Reihenpressen

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Inhalt:

1.Argumente für Modernisierung
2.Auswirkungen
3.Technische Maßnahmen
4.Kosten


1. Argumente

1.CE-Würdigkeit herstellen
2.Maschinenverfügbarkeit wie bei einer neuen Maschine
3.Wartbarkeit / serviceability wie bei einer neuen Maschine
4.Leistungssteigerung


2. Auswirkungen

2.1 CE-Würdigkeit herstellen
In den vor 1998 hergestellten Maschinen sind zwar alle vernünftigen Sicherheitsvorkehrungen getroffen worden; in der Zwischenzeit hat sich jedoch die Technik so weiterentwickelt, daß manche Sicherheitsfunktionen an den neuesten Stand der EU-Richtlinien und der Normen angepaßt werden müssen. Das betrifft die Schaltung der Schutzkreise ebenso wie das Speicherentleeren oder redundante Ventile oder das Erstellen der CE-Dokumentation (Risikoanalyse, Bedienungsanleitung, Sicherheitshinweise)

2.2 Maschinenverfügbarkeit
Nach 10 Jahren ununterbrochenem Betrieb kommen viele zugekaufte Komponenten der Maschinen in einen Bereich, wo sie aus Altersschwäche, Verschmutzung und Verschleiß kaputtgehen. Da immer wieder eine andere Komponente zufällig ausfällt, häufen sich die Betriebsunterbrechungen und verringern die Maschinenverfügbarkeit, die bei einer neuen Maschine bei mindestens 95% liegt, auf 60…70%. Bei einer Modernisierung werden alle zugekauften Komponenten, die Verschleiß unterliegen, ausgetauscht – mit Augenmaß, denn es gibt Teile, die sich auch erst bei Bedarf schnell austauschen lassen.

2.3 Wartbarkeit
Für viele zugekaufte Komponenten und von Viebahn seinerzeit eingesetzte Technik gibt es nach 10 Jahren keinen kompatiblen Ersatz. Das betrifft Bildschirme, Festplatten, Diskettenlaufwerke,Zähler, BUS-Karten, Temperaturregler, Platinen. Ein großes Problem ist nicht mehr wartbare Software, da die damals verwendete Projektierungssoftware auf den heutigen Rechnern nicht mehr läuft und vor allem von den heutigen Programmierern nicht mehr verstanden wird. Die Lösung liegt im Einsatz von im Markt (welt-) weit verbreiteten Komponenten und Techniken, die heute und in der Zukunft von den meisten Fachleuten verstanden werden. Das ist – ob man es mag oder nicht – unausweichlich Siemens. Wegen dieser Marktdurchdringung wird es auf absehbare Zeit auch abwärts kompatible Nachfolge- Lösungen geben.

2.4 Leistungssteigerung
Viebahn hat in den letzten Jahren durch eigene Forschungs- und Entwicklungsarbeit ungezählte ergonomische, hydraulische und mechanische Verbesserungen auf den Markt gebracht, die den Formgebungsprozeß („molding“) von Duroplasten erheblich verbessert

und vereinfacht haben.

• Vereinfachte Bedienung beim Starten und bei Störungen
• Verbesserter Einblick in den Prozeß im Preßwerkzeug
• Unempfindlichkeit gegenüber Chargenschwankungen
• Kürzere Zyklen bzw. höhere technische Kapazität
• Vernetzbarkeit der Maschinen in den Produktionsplanungsprozeß des Kunden



3. Technische Maßnahmen

3.1 CE-Würdigkeit herstellen
Bedienungsanleitung, Maschinendokumentation, neuer E-Plan, neuer Hy-Plan, Risikoanalyse
Automatisches Entleeren des Speichers beim Abschalten der Maschine
Moderne Schutzkreise bzw. bei komplexen Anforderungen Sicherheits SPS
Druckaufbauventile gegen das Knallen von Beschickungszylindern

3.2 Maschinenverfügbarkeit wie bei einer neuen Maschine
Berührungslose Weggeber
Austausch von Verschleißteilen wie Pneumatikzylindern, Türschaltern, Ventilen, Ventildichtungen, Kolbenstangendichtungen, Kolbenstangen
Ggfs. (wenn es früher Probleme gab) Verrohrung der Stationen in „schwer“
Stärkere Motor-Pumpen-Kupplungen
Halbleiterrelais für Werkzeugheizung
Heizstromkontrolle
Filterlüfter im Schrank
Größere Kühler für konstante Öltemperatur bei den neuen kürzeren Zyklen
Feine Druckfilter zum Schutz der Ventile
Öl-Filtrieranlage gegen Wassergehalt und Verharzung

3.3 Wartbarkeit / serviceability wie bei einer neuen Maschine
Ventilstecker mit LED
Verbreitete Standardkomponenten: Steuerung, Bildschirm, Profibus-Technik
Ersatz der Festplatten durch stat. RAM
Teleservice-Anschluß
Ventilstatus-Meldungen auf Bildschirm

3.4 Leistungssteigerung
Vereinfachte Bedienung beim Starten und bei Störungen

Anfahren: Rezept laden- Werkzeug heizen- Automatik-Start
Störung: Hand-Reset-Automatik-Start
Presse fährt automatisch Grundstellung an
Ergonomische Hand-Taster
schnelle Reinigung der Vorwärmung
schnelle Reinigung der Dosierung
einfache Rezeptverwaltung
Zähler für Ausschuß, Kisten, Gesamtstückzahl
Programmierung von Aufheiz- und Abschaltzeiten („Wochenendschaltung“)

Verbesserter Einblick in den Prozeß im Preßwerkzeug
Visualisierung von Druck, Werkzeugposition und Temperatur als Kurven auf Bildschirm
Eingangskanäle für Forminnendruckmessung
USB-Druckeranschluß für Drucken von screenshots, Rezepten, geloggten Prozeßdaten

Unempfindlichkeit gegenüber Preßmassen Chargenschwankungen
Renovierung der Viebahn-Vorwärmung: Durch den wesentlich besseren Zugang zu den Vorwärmkammern kann der Bediener bedenkenlos höhere und wirksamere Vorwärmtemperaturen einstellen. Unsere Untersuchungen mit dem „VIDURTEST“ haben ergeben, daß schon geringe Feuchtigkeitsunterschiede der angelieferten Preßmassen viel größere Verarbeitungsschwankungen zur Folge haben als die Reaktivität der Preßmasse an sich.Die Vorwärmung wirkt wie ein preconditioner auf die Preßmassen: Unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte werden durch Verdunstung und früheren Reaktionsstart ausgeglichen.
Genauere Temperaturregelung (+-2°C) im Werkzeug – analoge Hardware-Regler sind insgesamt auf +-4°C genau.

Kürzere Zyklen bzw. höhere technische Kapazität
Die Viebahn-Vorwärmung bewirkt (nachweislich: „VIDURTEST“) eine verbesserte und konstante Fließfähigkeit der Preßmasse während der Vordruckphase. Das Ausformen der erweichten Preßmasse in der Kavität geschieht unter geringeren Scherspannungen; die gepreßten Teile haben geringere Eigenspannungen, geringeren Verzug und eine bessere Maßkonstanz. (s. Untersuchung vom ISK) Die Teile brauchen weniger Aushärtezeit, weil weniger Reaktionswasser fest eingeschlossen werden muß.
Präzise und reproduzierbare (+- 0.1mm) Bewegung des Werkzeuges durch Proportional-ventile, schnellere SPS und digitale Weggeber. Dadurch fährt das Oberwerkzeug immer genau gleich in die im Unterwerkzeug befindliche Preßmasse hinein. Der Reaktionsverlauf während des Aushärtens wird entscheidend von den Vorgängen in der Vordruckphase beeinflußt. Schwanken nämlich die Vordruckposition und die Aufwärmung der Preßmasse während der Vordruckphase, müssen die Vordruck- und die Aushärtezeit aus Gründen der Prozeßsicherheit um 10…15 sek. vergrößert werden.
Die neuen Proportionalventile für Druck und Geschwindigkeit werden über Adapterblöcke an die vorhandenen Steuerblöcke angeschlossen. Die alten Drosseln werden entfernt.
Genauere Temperaturregelung (vergl. mit hardware Reglern)
Weil die Zykluszeiten an alten Maschinen unterschiedlich schlecht sein können, läßt sich als Faustformel nur angeben, daß die Zykluszeitreduzierung allein durch die Modernisierung der oft bereits vorhandenen Viebahn-Vorwärmung bei 30% liegt.
Die kürzeren Zyklen haben einen erhöhten hydraulischen Leistungsbedarf zur Folge. Es müssen größere Pumpen, größere Motoren und ein größerer Kühler nachgerüstet werden.
(Die neuen Pumpen der DA40-4 sind wesentlich leiser als die Original-Pumpen.)
Trotzdem ist die hydraulische Leistungsaufnahme konkurrenzlos gering:
DA40-4: Installiert 7.5 kW, mittlerer Verbrauch 4…5 kW
DA80-2: Installiert 7.5 kW, mittlerer Verbrauch 4…5 kW
DA80-4: Installiert 13 kW, mittlerer Verbrauch 7…9 kW
DA100-4: Installiert 15 kW, mittlerer Verbrauch 8…10.5 kW

3.5 Vernetzbarkeit der Maschinen in den Produktionsplanungsprozeß des Kunden
Die in den Maschinensteuerungen gespeicherten Rezepte können über eine Ethernet-Verbindung mit einem PC ausgetauscht werden. Auf dem PC kann entweder eine Tabellenkalkulation mit den verschiedenen Rezepten laufen, mit der Rezepte neu angelegt, geändert, gesperrt werden können; oder die Rezepte werden von einer Datenbank verwaltet, von der sie geladen und auch wieder rückgespeichert werden können.
Zusätzlich erlaubt die Maschinensteuerung, einen Satz tatsächlicher Prozeßdaten (Positionen, Drücke, Zeiten, Temperaturen) aufzuzeichnen (datalogging), um Qualitätsschwankungen und willkürliche Rezeptänderungen nachträglich nachweisen zu können.
Beide Verfahren (Tabellenkalkulation oder Datenbank) erlauben es, kommerzielle Auftragsdaten (Auftragsnummer, Teilenummer (=Rezeptnummer), Stückzahlen) mit den technischen Daten zusammenzuführen. Mit einer Datenbank ist die Verbindung zur Produktionsplanungssystemen möglich.

Optionen:
Neben der Modernisierung von Maschinenkomponenten gibt es natürlich auch die Möglichkeit,
neue Komponenten in alte Maschinen einzubauen, wie z.B.

Neue Zahnraddosierung, Antrieb mit Schrittmotoren: Die Dosiermengen können vom Bildschirm aus verändert und im Rezept gespeichert werden. Schüttdichtenunterschiede werden mit einem Eichfaktor kompensiert. Die neuen Dosierungen können sehr leicht gereinigt werden. Die Dosiergenauigkeit liegt bei +-0.3 Gramm.

Neue Beschickungen: Die Führungen sind sehr leichtgängig und verschleißfrei (das zeigt die Erfahrung mit vor 8 Jahren gelieferten Maschinen). Es gibt die Option, die Beschickung mit einem programmierbaren Servomotor auszurüsten.
Die Füllbecher sind aus isolierendem Kunststoff und leicht zu verstellen. Es gibt effizientere und luftsparende Blasdüsen. Die (oberen und unteren) Abnahmebleche sind ohne Werkzeug auszutauschen.
• Preßkrafterhöhung z.B. von 60 auf 80 t (immer möglich) oder von 80 auf 100 t
(nach eingehender Prüfung)
• Werkzeugbeleuchtung
• Schnellspannungen für Werkzeuge
• Fenster aus gehärtetem Glas
• Glastüren
• Auffangtrichter zwischen Tisch und Tür
• Kistenhalter unter den Türen
• Gehärtete Auswerferbolzen
• Weggeber für Auswerfer
• Neue Signalleuchten


4. Kosten
Die Kosten für eine Modernisierung hängen sehr stark von den Kundenwünschen und dem Zustand der alten Maschinen ab. Transparenz ermöglicht der angefügte Kostenkatalog für die 2 am häufigsten vorkommenden Maschinentypen DA40 und DA80. (Die Preise können sich für 2009 geringfügig ändern.)
Weil die von Viebahn früher gelieferte Mechanik sehr solide ist, hat eine entsprechend renovierte Maschine praktisch die Lebenserwartung einer neuen Maschine. Allerdings zu wesentlich geringeren Kosten, die sich zusätzlich durch den Produktivitätsgewinn amortisieren.
3 modernisierte Maschinen haben mindestens dieselbe Kapazität wie 4 alte Maschinen – sodaß dadurch Platz für eine vernünftige Fertigung frei wird.
Wir haben in den vergangenen 4 Jahren 11 Reihen-Maschinen modernisiert. Die Kosten lagen (die Nachrüstung mit einer Zahnraddosierung herausgerechnet)
bei den DA40-4 ausstattungsbedingt zwischen 90 und 120 t€,
bei einer DA80-2 bei etwa 65 t€,
bei einer DA80-4 zwischen 90…130 t€.
Das entspricht größenordnungsmäßig etwa 30% des Preises einer neuen Maschine.


Angewandte Normen und technische Spezifikationen für CE-Erklärung:
EU-Maschinenrichtlinie 98/37/EG
EU-Niederspannungsrichtlinie 73/23/EW
EN 60204 Elektrische Ausrüstung von Industriemaschinen;
Teil 1: Allgemeine Festlegungen + Änderungsentwurf 1
zu EN 60204-1 (VDE 0113 Teil 1 A1)
EN ISO 12100-1 Sicherheit von Maschinen, Grundbegriffe, allgemeine
EN ISO 12100-2 Gestaltungsleitsätze,
Teil 1: grundsätzliche Terminologie, Methodik
Teil 2: technische Leitsätze und Spezifikationen
EN 294 Sicherheitsabstände gegen das Erreichen v. Gefahrstellen
EN 349 Mindestabstände zur Vermeidung des Quetschens von Körperteilen
EN 418 Not-Aus-Einrichtungen, funktionelle Aspekte, Gestaltungsleitsätze
EN 692 Mechanische Pressen / Sicherheit
EN 693 Werkzeugmaschinen, Sicherheit – Hydraulische Pressen
EN 954-1 Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen,
Allg. Gestaltungsgrundsätze
EN 1050 Sicherheit von Maschinen, Risikobeurteilung

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