Bahnzugregelung in Anlagen mit grossen materialabhängigen Bahnzugunterschieden

Die steigenden Anforderungen der papier- und folienverarbeitenden Industrie hinsichtlich der Materialvielfalt ihrer Endprodukte beeinflussten in den letzten Jahren stark die Entwicklung der erforderlichen Produktionsanlagen. Bringt doch jedes zu verarbeitende Material seine eigenen spezifischen Eigenschaften mit sich. Entsprechend muss die Maschinen- und Steuerungstechnik darauf ausgelegt sein. Nicht nur Antriebsleistungen, sondern auch die mechanischen Konstruktionen müssen auf die Materialien und die bei der Verarbeitung auftretenden Kräfte abgestimmt werden. Um diese Kräfte je nach Material und Prozess konstant zu halten, ist die Bahnzugmessung bzw. -regelung ein wichtiges Thema mit stetig zunehmender Bedeutung. Hierbei werden höchste Ansprüche an die Erfassung des tatsächlichen Bahnzugs und die möglichst schnelle und sichere Signalauswertung gestellt.

Das Prinzip
Bereits seit knapp 30 Jahren entwickelt die FMS Force Measuring Systems AG in der Schweiz, damals noch FAG Kugelfischer-Kraftmesstechnik, die heute in weiterentwickelter Form weltweit eingesetzten originalen Kraftmesslager LMGZ. Mit den zahlreich angebotenen Baugrössen und Nennkräften von 33 bis 25000 N alleine in dieser Bauform deckte FMS sehr früh die Nachfrage der Maschinenbauer und ersetzte die Funktion der „Tänzerwalzen" mit „weglosen" Kraftmesslagern. Dadurch konnten Verarbeitungsprozesse optimiert und Maschinengeschwindigkeiten erhöht werden.

FMS führt sein Entwicklungsprogramm kontinuierlich an den Bedürfnissen der Praxis weiter. Die dabei gewonnene Flexibilität und die enge Zusammenarbeit mit Maschinenbauern und Endanwendern in der Papier-, Folien-, Textil- und Metallbandindustrie trugen zur Entwicklung neuer innovativer Produkte bei. Die Nachfrage nach einem Kraftaufnehmer mit einer sehr grossen Messbereichsspanne lieferte FMS mit der LMGZD-Serie, einem Doppelmessbereichslager zur Auswertung über zwei getrennte Kanäle. Unter Berücksichtigung der im Feld auftretenden Einflüsse wird die Signalauswertung der normalen Kraftaufnehmer als Faustformel bei gängigen Anwendungen im Verhältnis 1/20 vorgenommen. Das bedeutet, dass bei einem gemessenen Bahnzug von 5 Prozent der Nennkraft des eingesetzten Kraftaufnehmer wie beispielsweiser der EMGZ310.ComACT ein Ausgangssignal von 0-10V liefert. Muss ein Verarbeiter jedoch in schneller Folge extrem unterschiedliche Materialien auf seiner Maschine bewältigen, ist ein deutlich höherer Bereich als 1/20 erforderlich. 

Hier kommt das LMGZD zum Einsatz. Durch die mechanische Aufteilung in zwei Messbereiche, welche kundenspezifisch auf die Anwendungen zugeschnitten werden, kann der zu messende Bahnzug als Faustformel im Verhältnis 1/100 ausgewertet werden. Der grundsätzliche Unterschied zu normalen Kraftmesslagern ist die Verwendung von zwei Messstegen mit unterschiedlichen Nennmesskräften, welche so angeordnet sind, dass sie gleichzeitig Messsignale abgeben. Bei kleinen Kräften liefert der untere Messbereich gute Signale, welche mit einem Aufnehmer für grosse Kräfte nicht mehr genau ermittelt werden können. Sollen grosse Kräfte gemessen werden, schaltet das System auf den hohen Messbereich um. Der integrierte mechanische Überlastschutz schützt die Messstege sowohl des kleinen als auch des grossen Messbereichs zuverlässig vor Überlast. 

Die Konstruktion ist so ausgelegt, dass auch der niedrige Nennmessbereich die Überlast des hohen Nennmesskraftbereiches aushält. Zusätzlich wird die Sicherheit durch eine leichte Überschneidung der Nennmesskraftbereiche weiter erhöht. Da die beiden Messbereiche unabhängig voneinander funktionieren, erfolgt die Signalauswertung über einen gekoppelten EMGZ310.ComACT-Verstärker, der eine Bluetooth-Verbindung und eine spezielle Android- oder iOS-App zur Bedienung und Konfiguration bietet. Auf einem beliebigen mobilen Endgerät können so auch kurze Aufzeichnungen der Messdaten einfach protokoliert und ausgewertet werden. Beispielsweise über ein Programm mit Tabellenkalkulation. Diese Funktion ist speziell für Service- und Analysezwecke sehr hilfreich.

Der Nutzen
Der grosse Vorteil für den Maschinenbauer und Endanwender spiegelt sich also in der kompakten Bauweise des Kraftaufnehmers und des sehr grossen Auflösungsbereichs des gesamten Messsystems wider. Durch den Einsatz der FMS-Technologie lassen sich Kosteneinsparungen realisieren, Systeme mit Bahnzugregelung für eine universelle und hochwertige Materialverarbeitung ausbauen und leicht integrieren, egal ob Sie OEM oder Endanwender sind.