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Optimaler Probendurchsatz

Vollautomatisierte, parallele Grobblechprüfung
Optimaler Probendurchsatz

An die produktionsbegleitende, zerstörende Werkstoffprüfung – insbesondere an den Metallzugversuch – werden zunehmend höhere Anforderungen an Reproduzierbarkeit, Rückführbarkeit der Prüfbedingungen, aber auch an Wirtschaftlichkeit und Betriebsfestigkeit gestellt. Mit individuellen vollautomatisierten Anlagen entwickelt Zwick innovative Konzepte zur Sicherung und Steuerung der Produktionsqualität

Dr. Eduard Schenuit, Leiter des Branchenmanagements Metall der Zwick GmbH & Co. KG, Ulm

Für einen namhaften asiatischen Stahlproduzenten realisierte Zwick in Ulm kürzlich eine vollautomatische Prüfanlage für den Metallzugversuch an Grobblechen, die dank modernster Steuerungstechnik neue Maßstäbe in punkto Produktivität und Zuverlässigkeit gesetzt hat. Das System in Polarbauweise beschickt mit einem 6-Achs-Industrieroboter parallel zwei Prüfmaschinen. Die Flach- oder Rohrausschnittsproben können eine Länge von 500 mm haben und Dicken bis 60 mm. Die elektromechanischen Prüfmaschinen mit hydraulischen Probenhaltern haben Prüfkraftkapazitäten von 600 kN bzw. 1200 kN und erreichen im Fall der 1200 kN Maschine Prüfgeschwindigkeiten von 400 mm/min. Die maximalen Prüfhübe betragen etwa 1200 mm (600 kN Maschine) und etwa 1000 mm (1200 kN Maschine). Damit ist noch genügend Spielraum für zukünftige, erweiterte Anwendungen berücksichtigt.
Der Betrieb der Anlage sieht die manuelle Beschickung von zwei Regalmagazinen für 126 Einzelproben vor. Nach der Beschickung werden die Daten der Proben in den PC eingegeben oder aber auch über einen Hostrechner in das Prüfsystem eingelesen. Damit ist die Anlage für den vollautomatischen weiteren Betrieb vorbereitet. Aus den Regalmagazinen entnimmt der Roboter mit einer Tragkraft von 16 kg die Proben und führt sie einer Zentrierstation zu, in der die unterschiedlich langen Proben automatisch so ausgerichtet werden, dass sie durch die Robotergreifer zentrisch mit einer Genauigkeit von ±1 mm gefasst werden können. Nach der exakten Querschnittsvermessung durch vier Taster an mehreren Punkten wird die Probe mittig (zentriert) in die für sie vorgesehene Prüfmaschine eingelegt.
Das hydraulische Probenspannsystem schließt sich und spannt die Probe dann mit einem Druck von maximal 480 bar automatisch fest. Die hierbei ggf. auftretenden Kräfte auf die Probe in Belastungsrichtung werden automatisch auf die maximalen zulässigen Werte zurück geregelt. Nach automatischem Ansetzen des Längenänderungsaufnehmers vom Typ Makro für Messlängen von 10 bis 205 mm wird die Probe bis zum Bruch belastet. Der Längenänderungsaufnehmer – Fehlergrenze Klasse 1 nach EN ISO 9513 – ist hierfür so konstruiert, dass er nicht beschädigt werden kann.
Mit dem Versuchende (Bruch der Probe) liegen die Messdaten und die daraus errechneten Ergebnisse auf dem PC zur weiteren Verarbeitung etwa an einem Hostrechner vor. Der Roboter entnimmt die Probenreste aus den hydraulischen Spannzeugen. Je nach Bedarf können die Reste den Resultaten entsprechend sortiert oder auch einfach entsorgt werden.
Parallel zu diesem Prüfvorgang beschickt der Roboter die zweite Prüfmaschine mit Proben nach der gleichen Vorgehensweise: Zentrieren, Ausmessen, Einlegen und nach dem Test Entsorgen. Auf diese Weise können mehrere Proben parallel unterwegs sein, selbst eine Überholung ist möglich. Das System optimiert so den Probendurchsatz automatisch.
Die polare, kreisförmige Anordnung der Geräte macht eine einfache Erweiterung möglich. Es können beispielsweise für die Probenerkennung Barcode Lesegeräte integriert werden, solange diese in der ca. 1600 mm großen Reichweite des Roboters liegen.
Gesteuert wird die gesamte Anlage über das Software Automatisierungsmodul auto edition 2, welches modernsten technischen Anforderungen gerecht wird. Hierin eingebunden ist die bewährte Materialprüfsoftware testXpert , die neben dem automatischen Betrieb jederzeit auch manuelle Versuche ermöglicht, wie in diesem Fall für die Option zu Warmzugversuche bis 1000 °C gefordert. In diesem Betriebsmodus werden Hochtemperaturofen und separates Hochtemperatur-Extensometer manuell in den Prüfraum der 600 kN Prüfmaschine eingeschwenkt und bedient.
Neben einer hohen Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit sowie einer Rückführbarkeit der Versuchsbedingungen nach ISO 9001 ist mit diesem Anlagen- und Systemkonzept auch eine Amortisation bereits nach etwa zwei Jahren sichergestellt.
Zwick, Ulm
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