Millimetergenau platziert

Millimetergenau platziert

V-Profilkran mit Lastpendeldämpfung bei der Montage von Werkzeugmaschinen

Welche Vorteile bietet ein Hallenkran mit Lastpendeldämpfung? Die Verantwortlichen beim Werkzeugmaschinenbauer Alfred H. Schütte in Köln können diese Frage sehr genau beantworten. Beim Einbringen von schweren und empfindlichen Komponenten in die hochwertigen Maschinen profitieren die Werker von höherer Präzision – und von verbesserter Arbeitssicherheit.

Würden die Eigenschaften der Mehrspindel-Drehautomaten von Schütte auf einen einzigen Begriff reduziert, könnte dieser eigentlich nur „Präzision“ lauten. Die Werkzeugmaschinen des Kölner Herstellers sind weltweit dafür bekannt, dass sie Metallkomponenten sehr maßgenau und zugleich wirtschaftlich und mit kurzen Taktzeiten bearbeiten. Dabei liegen die Toleranzen eher im µ- als im Millimeterbereich.

Für die Produktion der Werkzeugmaschinen ist deshalb ebenso höchste Präzision erforderlich – zum Beispiel dann, wenn die Monteure die Zentralwelle des Antriebs in die Spindeltrommel einführen. Hier müssen hochgenaue Passungen erreicht werden, damit die Drehautomaten später in der Lage sind, bis zu 500.000 Teile mit einem Werkzeugwechsel zu fertigen und die gewünschten Toleranzen einzuhalten. Und auch aus einem weiteren Grund müssen die Komponenten bei der Montage mit größter Sorgfalt gehandhabt werden. Heinz-Josef Weiser, Leiter Instandhaltung der Alfred H. Schütte GmbH & Co. KG, erläutert: „Wenn empfindliche Bauteile wie zum Beispiel die Zentralwelle während der Montage nur einmal anschlagen sollten, müssen sie schon geprüft und gegebenenfalls aufwändig nachbearbeitet werden.“

Lastpendeldämpfung für präzises Handling – und für die Sicherheit

Deshalb überrascht es nicht, dass sich der Werkzeugmaschinenbauer für die Option der Lastpendeldämpfung interessierte, als im Zuge einer Kapazitätserweiterung in einen neuen Hallenkran investiert werden sollte. Etwa zum gleichen Zeitpunkt, als Schütte den bisherigen eigenen Härtereibetrieb zu einer neuen Montagehalle umbaute, kam der Demag-Universalkran mit integrierter Lastpendeldämpfung auf den Markt. Installiert wurde ein Demag-Einträger-Laufkran mit dem markanten V-Profil-Träger, einem Spurmittenmaß von 14 m und einer Tragfähigkeit von 8 t. Neben der präzisen Handhabung war noch ein weiterer Grund ausschlaggebend für diese Wahl. Heinz-Josef Weiser berichtet: „Wir legen größten Wert auf Arbeitssicherheit. Deshalb haben zum Beispiel alle Mitarbeiter in der Fertigung einen Kranführerschein. Die einzelnen Komponenten unserer Maschinen wiegen bis zu zwei Tonnen und können beim Verfahren mit dem Kran entsprechend ins Pendeln geraten. Die Pendeldämpfung verhindert das. Sie minimiert die Unfallgefahr und erhöht die Sicherheit.“

Lastpendeldämpfung in die Steuerung integriert

Die Antriebe für die Kran- und Katzfahrt der V-Profilkrane mit Lastpendeldämpfung sind prinzipiell drehzahlgeregelt – anders ließe sich die schnelle und bedarfsgerechte Ausregelung nicht darstellen. Das geringe Eigengewicht trägt schon zu verbessertem Schwingungsverhalten bei, ebenso das sanfte Anfahren der umrichtergesteuerten Antriebe.

Bei den V-Profilkranen wurde die Lastpendeldämpfung unmittelbar in die Kransteuerung Demag SafeControl integriert. Ein Sensor erfasst die Auslenkung des Seils am Eintrittspunkt (einschließlich Schrägzug) und veranlasst ein aktives Gegensteuern, sobald ein Pendeln detektiert wird. Da die Pendelneigung frühzeitig registriert wird, sind die Ausgleichsbewegungen im Normalfall so gering, dass weder der Bediener noch ein Beobachter sie registrieren.

Da die Lastpendeldämpfung die Ist-Belastung misst und nicht nach mathematischen Modellen operiert, wird die Schwingung der Last in jeder Betriebssituation wirksam minimiert. Und da es den Demag-Entwicklern gelungen ist, die Pendeldämpfung in die Serien-Kransteuerung zu integrieren, ließ sich diese Funktion auch mit vertretbarem finanziellen Mehraufwand realisieren.

Profil statt Kasten: Klare Vorteile

Einen Kran mit Lastpendeldämpfung hatte Schütte – wie fast alle Industrieunternehmen – zuvor noch nicht im Einsatz. Mit dem V-Profilkran hingegen hatte das Unternehmen schon Erfahrungen gesammelt: Ein kleineres Modell ist in einer anderen Halle installiert. Für dieses Konzept nach dem Motto „Optimiertes V-Profil statt Kastenträger“ haben die Verantwortlichen nur Lob. Heinz-Josef Weiser konstatiert: „Der Kran lässt das Licht viel besser durch, so dass wir auf zusätzliche lokale Beleuchtung verzichten können. Das schätzen unsere Monteure.“ Als Statik-Experte weiß er auch das intelligente Konstruktionsprinzip des V-Profils zu würdigen: „So viel wie nötig, so wenig wie möglich: Mit diesem Profil hat Demag einen echten Wurf gelandet. Die Kombination von Zug- und Druckkräften erinnert ans Mechanik-Lehrbuch – der Cremona-Plan ist in die Praxis umgesetzt!“

Das geringe Gewicht des V-Profils hat zudem bei Nachrüstprojekten, bei denen die vorhandenen Kranbahnen genutzt werden, den Vorteil, dass die Tragfähigkeit des Krans erhöht werden kann. Demag-Vertriebsingenieur Jörg Wagner erzählt: „Wir planen mit Schütte gerade einen Umbau, bei dem sich das Eigengewicht des Krans von 17,1 auf 8,3 t reduziert. Das heißt: Wir können die Tragfähigkeit von 15 t auf 20 t steigern und haben dabei sogar noch ‚Luft nach oben‘.“

Gute Erfahrungen mit der Pendeldämpfung

Nach einigen Monaten Erfahrung mit der Lastpendeldämpfung ziehen die Verantwortlichen bei Schütte eine durchweg positive Bilanz. Heinz-Josef Weiser resümiert: „Wir sehen nur Vorteile. Selbst bei kleinen Bauteilen ist die Pendeldämpfung aktiv, weil ja die große Hakenflasche schon ein gewisses Eigengewicht hat. Die Sicherheit für die Mitarbeiter wird also eindeutig erhöht, und die Präzision beim Positionieren und beim Arbeiten mit Feinhub ebenso.“

Damit ist dieser Einsatzfall ein Beispiel dafür, dass sich die Integration der Lastpendeldämpfung in einen Serien-Hallenkran gelohnt hat – und dass diese Funktion auch dann sinnvoll einzusetzen ist, wenn es überhaupt nicht auf Geschwindigkeit ankommt, wie beispielsweise bei den Containerkranen. Wobei das V-Profil mit seinem geringen Gewicht und die stufenlos regelbaren Demag-Antriebe überhaupt erst die Möglichkeiten eröffnet haben, diese Funktion zu realisieren und das Lastpendeln wirkungsvoll (und zu vertretbaren Mehrkosten) zu minimieren.

Ziel: Optimales Zusammenspiel von Kran und Bediener

Aus der Sicht von Demag ist die Lastpendeldämpfung ein erster Schritt in Richtung Automatisierung und Autonomisierung von Kranen. Weitere Schritte werden folgen, wobei es ausdrücklich kein Ziel ist, die „mannlose Fertigung“ einzuführen. Stefan Elspass, Produktmanager Kransteuerungen, HMI und Industrie 4.0 bei Demag, sagt: „Der Kran der Zukunft wird weiterhin manuell bedient. Der Bediener behält die Kontrolle, wird aber sowohl in der Kran- als auch in der Handhabungstechnik durch Assistenzfunktionen umfänglich unterstützt.“

Das ist auch ganz im Sinne von Heinz-Josef Weiser: „Unsere Mitarbeiter möchten, dass ein Kollege die Bedientafel in der Hand hält, wenn ein Kran in ihrer Nähe arbeitet. Dieses Vertrauen ist wichtig. Der Mensch soll und wird die Verantwortung behalten – auch aus Sicherheitsgründen.“ Die Lastpendeldämpfung, integriert in die Standard-Kransteuerung, schafft dafür verbesserte Arbeitsbedingungen. (nh)

Technische Logistik 01/2018 PDF-Download (1.45 MB)