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Micro-Epsilon

Qualitätsgarantie für Kupferbänder

| Autor/ Redakteur: Klaus Christofori / Dietmar Kuhn

Hochwertige Produkte und Einsparungspotenziale bestimmen die Wettbewerbsfähigkeit. Das gilt auch für den Halbzeugfertiger KME in Osnabrück. Dort setzt man in verschiedenen Walzwerken und an Bandbehandlungsanlagen auf moderne Messverfahren zur Qualitätserfassung. Geschwindigkeit, Banddicke und Bandkantenqualität sind dabei die wichtigsten Messgrößen.

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In Band-, beziehungsweise Reckanlagen wird mit Ascospeed im Master-Slave-Betrieb, also mit zwei Geschwindigkeitsmesssystemen, durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen zwei Messorten auch der Reckgrad bestimmt.
In Band-, beziehungsweise Reckanlagen wird mit Ascospeed im Master-Slave-Betrieb, also mit zwei Geschwindigkeitsmesssystemen, durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen zwei Messorten auch der Reckgrad bestimmt.
( Bild: Micro µ )

Mit dreizehn Produktionsstätten, davon zwölf an strategischen Standorten in fünf europäischen Ländern und in China, ist die KME-Gruppe weltweit der größte Hersteller von Halbzeugen aus Kupfer und Kupferlegierungen. Die deutsche Tochtergesellschaft KME Germany GmbH & Co. KG produziert am Standort Osnabrück Walzmaterial, Rohre, Stangen, Produkte für die Schmelz- und Gießindustrie und eine breite Palette an Sonderprodukten.

Die Herstellung von Kupferhalbzeugen ist komplex. Die große Anzahl verschiedener Werkstoffe beziehungsweise Legierungen und die unterschiedlichen Auftragslosgrößen bedingen einen hohen logistischen Aufwand und verlangen gleichzeitig eine lückenlose Qualitätserfassung. Für die Überwachung der Fertigungsqualität sowie die Sicherung stabiler Regelabläufe kommen heute immer mehr berührungsfreie Messver-fahren zum Einsatz. Sie arbeiten eingriffsfrei und behindern nicht den Fertigungsablauf. Gleichzeitig sind sie damit aber auch verschleißfrei und arbeiten zuverlässiger und langzeitstabiler als herkömmliche mechanisch-taktile Verfahren.

Hochleistungs-LED mit hervorragenden Eigenschaften

Die eingriffsfreie Geschwindigkeitsmesstechnik ist für die Osnabrücker eine seit langem bewährte Technik. Während die Lasermessgeräte mit der Gefahrenklasse 3B besondere Betriebs- und Ar-beitsschutzvorkehrungen benötigen, ist die Weißlichttechnik absolut ungefährlich. Aber auch sie hat ihre Nachteile. Spiegelnde Oberflächen und Reflexionsänderungen führen bei unruhigem Bandlauf zu Problemen. Die Weißlicht-Halogenquelle ist viel zu träge, um hier in der Intensität angepasst zu werden. Der Sensor wird durch sein eigenes Licht geblendet und kann somit kurzzeitig nicht messen. Auch beim Laser ist diese Problematik bekannt. Bei LED-Geräten lässt sich das Problem durch eine intelligente und dynamische Diodenregelung sowie eine optimierte Strahlführung umgehen. Deshalb setzt der Marktführer bei Kupferhalbzeugen auf das technische Konzept des Ascospeed vom Sensorhersteller Micro-Epsilon. Eine Hochleistungs-LED als Lichtquelle ist für die hervorragenden Anwendereigenschaften verantwortlich. Sie verbindet die Langlebigkeit und Präzision des Lasers mit der Robustheit und Einfachheit eines Weißlichtgerätes und ist doch technologisch etwas Neues. Das Licht besitzt zwar eine schmalbandige Charakteristik, aber die Wellenlänge ist hier ohne Funktion, denn bei der Ascospeed-Technologie ist die Referenz durch die Struktur des Siliziumempfängers gegeben. Dadurch wird eine hohe Präzision und Langzeitstabilität sichergestellt. Vorteilhaft kommt hinzu, dass im Walzwerkseinsatz einzelne Tröpfchen aus der Dampfphase der Walzemulsion deutlich weniger stören als bei der Laser-Doppler-Technik. In den Spaltanlagen hat das Ascospeed 5500 für die Messerwellenregelung und die Bundrechnersteuerung den Drehimpulsgeber an der Umlenkrolle ersetzt und liefert trotz Bandgeschwindigkeitsschwankungen, verschiedener Oberflächengüten bis hin zu spiegelnden Oberflächen, genaue und stabile Messwerte bei den unterschiedlichsten Banddicken.

Oberflächeninspektion von Walzbändern mit genauere Zuordnung

Durch Ascospeed können die Ergebnisse der Oberflächeninspektion von Walzbändern den Bandlängen genau zugeordnet werden. Hierbei gilt es, bei üblichen Prozessgeschwindigkeiten von Kaltwalzgerüsten und Längsteillinien, Oberflächen- und Bandkantenfehler zu identifizie-ren.

Die Notwendigkeit einer exakten Reckgradmessung ergibt sich aus der hohen Qualitätsanforderung hinsichtlich der Planheit der Kupferbleche, die heute in der Fassaden- und Dachfertigung eingesetzt werden. Will man die Planheit verbessern, muss man das Band nach dem Walzen und Glühen leicht überstrecken. Dadurch werden quasi zu kurze Bandabschnitte den längeren angepasst und die Bandwellen ausgeglichen. Das Band wird über S-Rollen-Sätze gestreckt und über eine Richtkassette gerichtet. Dabei müssen die Antriebe der S-Rollen zueinander eine geringe Drehzahldifferenz besitzen, die eine Streckung in den plastischen Bereich des Bandes bewirkt. Der Reckgrad ergibt sich aus der relativen Differenz zwischen Einlauf- und Auslaufgeschwindigkeit. Zugwechsel, Schlupf und Abrieb an den S-Rollen und unterschiedliche Oberflächenqualitäten der Produkte machen die Erfassung des Reckgrades zu einer anspruchsvollen Messaufgabe.

Mit dem Master-Slave Prinzip unter Einsatz zweier Ascospeed Sensoren lässt sich der Reckgrad sehr effektiv bestimmen. Dabei ist es technologisch völlig egal, wo sich die Auswertetechnik befindet. In der Regel erfolgt die Berechnung des Reckgrades in der Steuerung indem der Auslauf die Messtrecke vorgibt. Der Reckgrad steht dann für technologische Auswertungen und für die Regelung der Anlage zur Verfügung. So ein Ascospeed-Master-Slave Modell kann allerdings auch in einer Prozesslinie zur direkten Schlupferfassung eingesetzt werden. Über dem Band angeordnet, misst es die exakte Bandgeschwindigkeit. Die im Schlupf zu überprüfende Rolle wird mit ihrem Impulsgeber auf das Ascospeed geschaltet. Dazu besitzt dieses Model extra einen Drehgebereingang. Der Drehgeber wird dann wie ein Slave-Gerät behandelt. Die Differenz zwischen Drehgeber und Ascospeed ist der Schlupf. Stellt man die Alarmfunktion aktiv auf Überwachung der Differenzgeschwindigkeit, kann man mit dem Gerät einen Schaltausgang aktivieren, der einer übergeordneten Anlage das Überschreiten eines vorgegebenen Schlupfwertes signalisiert und damit auch das Durchrutschen der Rollen anzeigt.

Auch bei den Bandschwebeöfen setzt KME auf die berührungsfreie Messtechnik aus dem Hause Micro-Epsilon. Dünne Bänder werden vorzugsweise im Durchlauf in einem horizontalen Bandschwebeofen mit Schutzgasatmosphäre geglüht. Da keine mechanische Berührung des Bandes in den Ofen- und Kühlzonen erfolgt, ist ein Beschädigen der Bandoberfläche ausgeschlossen. Nach dem Glühen und dem an-schließenden Abkühlen des Bandes in den Kühlzonen, verlässt das Band mit einer Temperatur von mehr als 70° C die Ofenanlage. Charakteristisch für horizontale Öfen ist der geringe gleichbleibende Bandzug über die gesamte Bandlänge im Ofen. Das ist auch ein Anwendungsaspekt für den Einsatz der berührungsfreien Geschwindigkeits- und Längenmesstechnik an den Öfen. Ascospeed misst aus der Distanz präzise den Bandlauf und ist damit völlig unabhängig von Bandzug, Oberflächeneigenschaften und mechanischen Reibfaktoren. An der Aufwickelhaspel muss das Band kantengerade mit einem guten Wickelbild auf den Metallhülsen zu einem Coil aufgewickelt werden. Auch hier liefert Ascospeed für den Bundrechner die erforderlichen Steuerinformationen.

Mit der Ascospeed-Technologie werden seit vier Jahren im Werk Osnabrück Bandgeschwindigkeiten sicher, berührungslos und schlupffrei erfasst. Die optischen Messgeräte ersetzen damit problembehaftete mechanische Geber. In der Nichteisenmetallindustrie hat sich diese Technologie mittlerweile etabliert, wozu auch die Anwendungen im Werk Osnabrück beitragen konnten.

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