Ausgabe - 11 - Produktion

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26 · Praxis · Produktion · 14. März 2013 · Nr. 11 Positionserfassung Auf die Oberfläche kommt es an Produktion Nr. 11, 2013 Für die Positionsermittlung eines Hydraulikzylinders, der für die exakte Oszillationsbewegung seiner Superfinish-Maschinen zuständig ist, setzt Supfina Grieshaber den magnetostriktiven Sensor Temposonics der MTS Sensor Technologie GmbH ein. Lüdenscheid (rm). Für die Oberflächenfeinstbearbeitung von Kugel- und Rollenlagern, Innen- und Außenringen ist eine präzise Steuerung der Bearbeitungsprozesse der Superfinish-Maschine Race- Flex erforderlich. Superfinish ist ein spanabhebendes Verfahren, bei dem ein Flächenkontakt zwischen Werkzeug und Werkstück hergestellt wird. Im meist mehrstufigen Kurzhubhonverfahren mit Stein oder Band werden die Wälzkörper und Laufbahnen an den Lagerinnen- und Außenringen einer Feinstbearbeitung unterzogen. Damit lassen sich Rundheitsfehler und Welligkeiten reduzieren. Neben der Reduzierung von Rundheitsfehlern und Welligkeiten werden Oberflächenschichten dabei bis zu 15 µm abgetragen und Schleif- sowie Drehspuren auf diese Weise entfernt. Mit dem Superfinish-Verfahren lässt sich die Oberfläche durch Erhöhung des Traganteils auf über 90 % verbessern. Gleichzeitig bewirkt der Kreuzschliff gute Schmiereigenschaften, denn die eingebrachten Riefen wirken wie Kanäle, in denen sich die Schmierstoffe gleichmäßig verteilen. Die Mikrogeometrie der Oberfläche wird verbessert und ermöglicht die Einstellung defi- Für eine gleichmäßige Bewegung des Oszillationsantriebs sorgt ein Sensor Temposonics RH mit SSI-Ausgang. nierter Oberflächenkennwerte. Das Kurzhubhonen kompensiert zudem Querformfehler und erzeugt Druckeigenspannungen in der Randzone. Diese Oberflächenverfestigung erhöht die Belastbarkeit. Unter dem Strich stehen eine verlängerte Lebensdauer, eine verringerte Reibung und mehr Laufruhe beziehungsweise eine Verringerung des Geräuschpegels des durch die Oberflächenfeinstbearbeitung behandelten Teils. Insgesamt kann das früher nur formfolgende Verfahren nun die Endqualität beeinflussen. Kreuzschliff eignet sich für unterschiedliche Geometrien Das kristalline Superfinish-Korn hat eine unregelmäßig und zufällig geformte Schneidengeometrie. Die mikrofeinen Schleifkörner bewirken eine Rautiefe von Ra 0,15 bis 0,01 µm. Sehr genaue zylindrische und rotationssymmetrische Geometrien lassen sich beim Superfinish durch den Flächenkontakt zwischen Werkstück und Werkzeug erzeugen. Durch die Überlagerung von Werkstückrotation und Werkzeugoszillation bewegt sich ein einzelnes Korn entlang einer Sinuslinie, die für dieses Verfahren typisch ist. Die Überlagerung der einzelnen Linien ergibt einen Kreuzschliff, mit dem unterschiedliche Werkstückgeometrien präzise bearbeitet werden können. Ein mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 1 bis 20 m/s rotierende Werkzeug wird mit definiertem Druck auf das ebenfalls rotierende Werkstück gepresst. Durch das Verschieben oder Kippen der Werkzeugachse entsteht für jedes Schleifkorn eine kreisbogenförmige Linie. Alle im Eingriff befindlichen Schleifkörner zusammen erzeugen durch Überlagerung der einzelnen Kreisbögen sich radial kreuzenden Bearbeitungsspuren. Zentrale Bedeutung bei der Superfinish-Bearbeitung haben die Kreis-Schwingersysteme, die Oszillationsfrequenzen bis 20 Hz und Amplituden bis + 10° erreichen. Daneben ist eine exakte Sinusbewegung des Werkzeugs erforderlich. Zu diesem Zweck führt ein Kolbenstangenzylinder über definierte Pendelbewegungen die erforderliche Oszillation aus. So entsteht durch zwei überlagerte Schnittgeschwindigkeiten – aus der Rotation des Werkstücks und der Oszillation des Werkzeugs – der Kreuzschliff. Die Bewegung des Oszillationsantriebs muss dabei sehr gleichmäßig ausfallen und darf keine Treppenstruktur aufweisen. Für die Steuerung des Hydraulikzylinders wird daher ein besonders präzise arbeitendes Messsystem benötigt. Sensorsignale eignen sich für dynamische Regelungen Magnetostriktive Positionssensoren Temposonics R sind mit einem robustem Profil oder druckfesten Stab ausgestattet. Bild: MTS Sensor Technologie GmbH Supfina Grieshaber setzt für die Positionsermittlung des Hydraulikzylinders einen magnetostriktiven Sensor Temposonics RH von MTS mit SSI-Ausgang und druckfestem Stab ein. Er führt eine absolute und berührungslose Messung aus und hat effektive Regeleigenschaften für eine dynamische Steuerung in geschlossenen Regelkreisen. Zusammen mit der Elektronik im Sensorkopf werden präzise Messsignale im Millisekundenbereich erzielt. Der Sensor gibt wahlweise Positionssignale, Geschwindigkeitswerte und Positions-Differenzmessungen synchron oder asynchron aus. Im synchronen Modus hängt die Messfrequenz vom Abfragezyklus der Steuerung ab und kann messlängenabhängig bis zu 3,7 kHz betragen. Die Qualität des Sensorsignals ermöglicht eine dynamische Regelung mit geringer Verzögerung und konstantem Schleppfehler. Beim asynchronen Modus misst der Sensor freilaufend, während die integrierte Elektronik auf Basis des so genannten ‚Prediction-Modus‘ arbeitet. Dieser macht Abfragezyklen bis 10 kHz möglich. Die Sensoren haben eine Auflö- Weniger Reibung und Verschleiß Die Supfina Grieshaber GmbH mit Standorten in Deutschland, USA und China stellt Anlagen zur Oberflächenfeinstbearbeitung her, darunter solche zur Superfinish-Bearbeitung, zum Doppelseiten-Planschleifen und zum Feinstschleifen. Das Superfinish-Verfahren vermindert Reibung und Verschleiß bei beweglichen Bauteilen. Diese Technik wird in der Fahrzeug-, Luftfahrt- und Wälzlagerindustrie eingesetzt, um eine längere Lebensdauer, weniger Energieverbrauch und verminderte Geräuschpegel zu erzielen. Neben Anlagen für Mittel- und Großserien werden modulare Bearbeitungssysteme und eigenständige Geräte für die Kleinserie produziert. sung bis 1 µm und arbeiten mit einer Wiederholgenauigkeit von < ± 0,001% F.S. und einer Linearität von < ± 0,01% F.S. Optional steigert eine interne Linearisierung die Linearitätstoleranz messlängenabhängig um das 3- bis 10-fache. Der Datentransfer des Sensors erfolgt wegen der großen elektromagnetischen Verträglichkeit und Unempfindlichkeit gegen äußere Einwirkungen wie Schock, Vibrationen, Feuchte und Staub störsicher. Sensorparameter lassen sich per Software einfach ändern Alle Sensorparameter werden werksseitig eingestellt. Sollen im Feld Parameter wie Auflösung, Messrichtung und Messbereich nachträglich umgestellt, die Software aktualisiert oder der Sensor getestet werden, gibt es hierfür einen einfach bedienbaren PC-Programmierer. Er wird mit dem Sensor und über USB-Schnittstelle mit einem Windows-PC verbunden. Die Software stellt alle Messsignale übersichtlich in Diagrammform dar und stellt eine Reihe verschiedener Einstellmöglichkeiten bereit. Mittels der Software ist auch eine Umstellung von synchroner auf asynchrone Messung möglich, man kann die Temperatur im Sensorkopf überprüfen und die Linearisierung deaktivieren. www.mtssensor.de www.supfina.com Effizienz-Navi Preis Material Energie ✔ Service Handhabung Zeit Lebensdauer ✔ Kosten senken mit Produktion Windenergieanlagen-Montage Inmitten von hohen Wellen so stabil wie an Land Produktion Nr. 11, 2013 Für die Montage von großen Windenergieanlagen auf hoher See auch bei besonders starkem Wellengang setzt Barge Master Hydraulikzylinder der Bosch Rexroth AG ein. Lohr am Main (rm). Wer jemals bei kräftigerem Wellengang versucht hat, Kaffee einzugießen, weiß, wie schwierig es ist, nichts zu verschütten. Eine noch deutlich größere Herausforderung ist es, die viele Tonnen schweren Bauteile von Windenergieanlagen in Offshore-Windparks auf bis zu 100 m Die Montage von Windkraftanlagen auf hoher See auch bei starkem Wellengang wird durch die sogenannte Wellenkompensation von Barge Master deutlich erleichtert. Bild: Bosch Rexroth AG hohe Türme aufzusetzen. Schon bei kleinen Wellen schwankt dann das an der Kranspitze frei schwebende Bauteil in einem Radius von 30 m und mehr hin und her, und das bisweilen mit relativ hoher Frequenz. Um dem abzuhelfen, hat das niederländische Spezialunternehmen Barge Master eine besonders pfiffige Lösung gefunden: Eine bewegliche Plattform verbindet Kran und Schiffsrumpf miteinander und hält den Kran trotz des starken Wellengang so waagerecht, als ob er auf festen Boden steht. Dazu gleichen drei Hydraulikzylinder zwischen Schiffsrumpf die dreidimensionalen Bewegungen des Wassers aus. Bei dieser so genannten Wellenkompensation hat Bosch Rexroth als Engineering- Partner die komplexe Antriebsund Steuerungslösung konstruiert, in Simulationen vorab überprüft und alle Komponenten bereitgestellt. Das erste von mehreren mit der Barge Master-Plattform ausgerüsteten Schiffen hat bereits vor den Küsten Europas bis zu 160 t schwere Bauteile sicher und ruhig angehoben und abgesetzt. www.boschrexroth.com Effizienz-Navi Preis Material Energie Service Handhabung ✔ Zeit ✔ Lebensdauer Kosten senken mit Produktion
14. März 2013 · Nr. 11 · Produktion · Energie-Effizienz · 27 TREIBHAUSGASE EU-Emissionshandel: Unwucht im System MICHAELA NEUNER, PRODUKTION NR. 11 , 2013 Bereits kurz nach Beginn der dritten Handelsperiode hinterfragt die EU die Mechanismen des europäischen Emissionshandels. Forderungen nach ehrgeizigeren Klimaschutzzielen stehen im Raum. LANDSBERG. Die Treibhausgasemissionen in Deutschland sind 2012 leicht angestiegen: Nach vorläufigen Berechnungen des Umweltbundesamtes (UBA) lagen sie mit 931 Megatonnen Kohlendioxid-Äquivalente in 2012 um 1,6 % höher als 2011 und nähern sich damit dem Wert des Nachkrisenjahres 2010 (937 Mt CO 2 Äq). „Der durch den Atomausstieg verschiedentlich herbei geredete starke Anstieg der Klimagas-Emissionen ist zwar ausgeblieben, weil vor allem der weitere Ausbau der erneuerbaren Energien dem entgegengewirkt hat. Sorgen macht mir dennoch der Trend, wieder mehr Kohle zu verstromen“, erklärt UBA- Präsident Jochen Flasbarth. Ein Trend, der sich fortsetzt. Laut Bundesnetzagentur sollen in diesem Jahr Kohlekraftwerke mit einer Gesamtleistung von knapp 5 300 MW ans Netz gehen, während lediglich sieben Kohlekraftwerke mit insgesamt gut 1 000 MW den Betrieb einstellen werden. Insbesondere durch die Verstromung fossiler Energieträger verursacht die Energiewirtschaft mit mehr als 400 Mio t jährlich den Löwenanteil der Emissionen, wobei bereits 2011 allein auf das Treib hausgas Koh- lendioxid 87 % entfielen. Den Anstieg im letzten Jahr dominierten die CO 2 -Emissionen mit einem Plus von zwei Prozent. Bei Veröffentlichung der Emissionswerte für 2012 Ende Februar rief Flasbarth deshalb dazu auf, den europäischen Emissionshandel durch eine Erhöhung der Klimaschutzziele nachhaltig zu stärken: „Das von der EU-Kommission vorgeschlagene ‚Backloading’ von 900 Millionen CO 2 -Zertifikaten wäre dafür ein erster Schritt. Letztlich müssen die Zertifikate aber nicht Treibhausgasemissionen 2012 um 14 Mio Tonnen gestiegen nur vorübergehend, sondern dauerhaft vom Markt genommen werden.“ Die EU-Kommission und der Umweltausschuss des Europäischen Parlaments hatten sich kurz zuvor darauf verständigt, 900 Mio neue Zertifikate bis 2019/2020 zurückzuhalten. „Damit wird der Emissionshandel für die über 2 000 betroffenen Unternehmen in Deutschland unkalkulierbar und die Handelszertifikate werden teurer“, warnt DIHK- Hauptgeschäftsführer Martin Wansleben. Hildegard Müller, Der verstärkte Einsatz von Kohlekraftwerken zur Stromerzeugung treibt die CO 2 -Emissionen in Deutschland in die Höhe. Bild: Tom Bayer – Fotolia.com Hauptgeschäftsführerin des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) begrüßte dagegen die Entscheidung als Maßnahme zur Stabilisierung des Emissionshandels. „Dieses so genannte ‚Backloading‘ darf aus Sicht der Energiebranche jedoch nur einmalig erfolgen,“ sagt Müller, „es kann zudem nur der erste Schritt einer Reform des CO 2 -Zertifikate- Handels sein.“ Reformen hatte es schon von der zweiten auf die dritte Handelsperiode von 2013 bis 2020 gegeben: So erhalten beispielsweise die Energieversorger ab diesem Jahr keine Frei-Zuteilungen mehr. Die Unternehmen bekommen noch kostenlose Zertifikate, wenn sie die erforderlichen Benchmarks erreichen. Für sie ist in 2013 eine kostenfreie Zuteilung in Höhe von 80 % vorgesehen. Den Rest müssen sie aus ihren Reserven bestreiten oder zukaufen. Die Börsenpreise für EU- Allowances (EUA) liegen derzeit mit unter fünf Euro so niedrig, dass die EEX die Versteigerung seit Jahresbeginn bereits zwei Mal abgebrochen hat. „Es ist nicht zu erwarten, dass wir auf dem CO 2 -Markt in der nächsten Zeit einen starken Preisanstieg sehen werden“, sagt Umwelt-Ökonom Prof. Andreas Löschel vom Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW). Selbst ein ‚Backoading’ werde bestenfalls eine kurzfristige Wirkung zeigen. Als Gründe nennt er die derzeitige wirtschaftliche Entwicklung in Europa mit eher „überschaubaren“ Aussichten auf Wachstum und den bestehenden Überschuss an Zertifikaten in Höhe von anderthalb bis zwei Gigatonnen CO 2 Äq-Emissionen im Handelssystem. Striktere Klimaschutzziele ab 2020 besser als Backloading Die Variante Zertifikate nicht nur zurückzuhalten, sondern ganz aus dem System zu nehmen, sieht Löschel kritisch: „Man muss hier sehr vorsichtig sein, weil dies ein direkter Eingriff in den Markt wäre, der eigentlich durch die Direktive bis 2020 reguliert ist.“ Sein Vorschlag lautet, rasch verbindliche und deutlich ehrgeizigere Ziele für die Zeit nach 2020 zu finden. Dabei ließen sich dann auch Wechselwirkungen zwischen Instrumenten zur Förderung der erneuerbaren Energien und Maßnahmen zur Energie-Effizienz sowie dem Emissionshandelssystem berücksichtigen. Zudem wüssten die Unternehmen dann bereits heute, dass Investitionen in CO 2 -mindernde Maßnahmen sich auch mittel- und langfristig lohnen. „Im Endeffekt sollte das eigentlich die gleiche Wirkung haben“, denkt Löschel. ENERGIE-SPAR-TIPP Lack mit weniger Energie trocknen PRODUKTION NR. 11 , 2013 Neueste Filtertechnik senkt bei Volkswagen den Energieaufwand für Lacktrocknung um ein Drittel, reduziert die CO 2 -Emissionen um 700 Tonnen und spart jährlich rund 90 000 Euro ein. WOLFSBURG (MN). Volkswagen verwendet seit Mitte der 1990er Jahre umweltfreundliche und lösemittelfreie Wasserbasislacke als Fahrzeuglackierung. Jetzt sinkt der Energieaufwand beim Lacktrocknen durch den Einsatz neuester Hochtemperatur-Filtertechnik und einer modifizierten Gebläse- Steuerung um rund ein Drittel. Die Umrüstungen in der Fertigung von Tiguan und Touran am Standort Wolfsburg gehen zurück auf eine Mitarbeiterinitiative des Energietechnik-Meisters Andreas Schultz. Seine Idee bewirkt jährlich eine Energieeinsparung von mehr als 1 200 MWh und reduziert die CO 2 -Emissionen am Standort Wolfsburg um rund 700 Tonnen. Zudem spart Volkswagen rund 90 000 Euro Energiekosten ein. In den Wolfsburger Lackieranlagen durchlaufen beispielsweise die Modelle Tiguan und Touran vier Trocknungsstationen. Dafür wird Außen- oder Hallenluft angesaugt, bei Bedarf erwärmt, und in speziellen Hochtemperaturluftfiltern gereinigt, um auch kleinste Staubkörnchen auf der Karosserie und Lackoberfläche zu vermeiden. „Nach der Umrüstung auf den neuesten Stand der Technik verfügen 20 Filteranlagen mit jeweils 15 Spezialeinsätzen über eine anderthalbmal so große Filterfläche, so dass jetzt die gleiche Menge Luft mit wesentlich geringerer Gebläsedrehzahl gefördert wird“, erklärt der Leiter der Lackiererei Halle 9, Michael Roreger. Die Anlagen sind zusätzlich mit sogenannten Frequenzumrichtern ausgerüstet worden. Sie sorgen PRODUKT DER WOCHE Der E-Controller von Saia unterstützt beim Energiemanagement. Bild: Saia Burgess Energieverbrauch im Griff Pirka Falkenberg, Leiterin Konzern-Ideenmanagement, mit der alten und Andreas Schultz und Michael Roreger mit der neuen Filterkassette. Bild: Volkswagen Größere Filterfläche reduziert benötigte Gebläseleistung dafür, dass die Gebläse ihre Motordrehzahl automatisch der benötigten Frischluftzufuhr anpassen. Früher musste die Luft mit hohem Druck eingeblasen werden, weil die Ansaugvorrichtungen mit kleineren Filterflächen bestückt waren. Die Gebläsemotoren liefen dabei konstant auf Hochtouren. Der gelernte Energieanlagenelektronikers Schultz ist seit Mai 2003 in der Lackiererei tätig. Der 50-Jährige koordiniert den Einsatz von Fremdfirmen und ist unter anderem für das Filtermanagement und die Materialbeschaffung zuständig. www.volkswagen.com BRUCHSAL/MURTEN (CH) (MN). Der Schweizer Spezialist für Infrastrukturautomation Saia-Burgess bietet für die Industrie eine ‚Lean- Lösung‘ zum Thema ‚Energiesparen’. Das System ‚S-Monitoring‘ umfasst Zähler, Bedienpanels und Controller mit Auswertungs- und Analysefunktionen. Ergänzt wird es durch den E- Controller. Der E-Controller ist eine sogenannte ‚Funktions-PCD‘, der bereits ab Werk mit einer Standard- Applikationssoftware zum Energie- Überwachung ausgestattet ist. Elektrische Energiezähler lassen sich über S-Bus anbinden, Zähler für Wasser, Gas oder Kälte können über S0-Impulseingänge, M-Bus oder Modbus erfasst werden. Via optionale Schnittstellen kommuniziert der E-Controller auch mit der Managementebene über diverse Protokolle. Verbrauchswerte lassen sich steuerungsintern aufbereiten, in CSV-Dateien loggen und beispielsweise Trenddarstellungen mittels einer Web-Visualisierung anzeigen. Während der Inbetriebnahme und beim Service verhält sich der E-Controller ähnlich wie ein dedizierter Controller. Dank der überschaubaren Kernfunktionalität ist er einfach und sicher in der Handhabung. Dennoch kann man die vorinstallierte Kernapplikation mit der Engineering-Software Saia PG5 Controls Suite jederzeit um eigene Funktionen erweitern oder bei Bedarf auch komplett ändern. www.saia-pcd.com
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