Tablet PC s neue Techniken ermöglichen neue Wege

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1 Die Welt des Maschinenausrichtens Ausgabe 2/2013 Tablet PC s neue Techniken ermöglichen neue Wege Liebe Leserinnen und Leser, Industrie 4.0 inklusive Mobilität und Konnektivität ist seit einigen Monaten in aller Munde. Sehr rege wird das Thema in Bezug zur Instandhaltung diskutiert. Die Vorteile für eine Instandhaltungsabteilung liegen auf der Hand: Überall und jederzeit alle notwendigen Informationen online zur Verfügung haben und zur Verfügung stellen können. Vor Ort wird zum Beispiel an einer Anlage ein Problem festgestellt, nun müssen die Konstruktionsdaten der Anlage eingesehen werden. Mit einem mobilen Tablet PC kein Problem, via Cloud-Lösung können die Daten sofort auf das mobile Endgerät gezogen werden. Bei entsprechender Integration von Sensorik und Messtechnik können zudem online alle nötigen Prozess- und Anlagenparameter abgerufen werden. Ein Trouble-Shooting kann somit sofort vor Ort und bei geringstem Zeitaufwand durchgeführt werden. Dies kann zu einer erheblichen Zeitersparnis führen, die sich am Ende unmittelbar auszahlt. Zum Schluss nutze ich die Gelegenheit, mich im Namen unseres gesamten Vertriebsteams bei Ihnen für Ihre Treue als Kunde oder Interessent unseres ALIGNMENT Newsletters im zu Ende gehenden Jahr 2013 zu bedanken. Wir wünschen Ihnen im Kreise Ihrer Angehörigen gesegnete und erholsame Feiertage sowie einen guten Rutsch ins Neue Jahr Markus Brotsack Vertriebsleiter DACH PRÜFTECHNIK Alignment Systems GmbH Mit dem neuen Produkt tab@lign hat PRÜFTECHNIK den Schritt in Richtung Industrie 4.0 für das laseroptische Ausrichten von Wellen gemacht. In Kombination mit einem industrietauglichen Tablet PC steht einer Anwendung in der rauen industriellen Produktionsumgebung nichts mehr im Wege. Informieren Sie sich zu tab@align auf unserer Homepage: produkte/wellen-ausrichten/tabalign.html In dieser Ausgabe finden Sie... Intro Fachartikel Bestimmung der Parallelität von Walzen mit PARALIGN Produktneuheiten tab@lign Praxistipp Kippfuß Seminarplan 2014

2 Bestimmung der Parallelität von Walzen mit PARALIGN Warum ist eine korrekte Walzenausrichtung wichtig? Falls die Parallelität von Walzen nicht gegeben, kann es z.b. zu Spannungen in der Papierbahn kommen, bis hin zu Papierabrissen. Egal wo die Querkräfte auftreten, ihre Konsequenzen sind praktisch immer unerwünscht: entweder es entsteht ein Flattern in der Papierbahn, oder es kommt zur Faltenbildung. Denkt man an die Verklebungsprozesse in einer Wellpappenanlage, so können die Bahnen bei Fehlausrichtungen ggf. nur mit Spannungen zusammengeführt werden. Welche herkömmlichen Methoden kommen zum Einsatz? Es werden bislang optische Messmethoden eingesetzt, wie z.b. Theodoliten oder Lasermesssysteme. Die Limitierungen der herkömmlichen Methoden liegen auf der Hand: Es muss eine direkte Sichtverbindung zwischen dem Okular eines Theodoliten oder Prismas und den zu vermessenden Walzen hergestellt werden (Abb. 2). Falls sich Walzen in eingehausten Bereichen befinden, so muss eine Sichtverbindung erst durch den Einsatz weiterer optischer Messmittel gewährleistet werden. Dies bedeutet eine Verlängerung der Messzeit und z. T. erhebliche Genauigkeitseinbußen. Darüber hinaus muss für die optische Messung im Prinzip so lange gewartet werden, bis ein einigermaßen homogenes Temperaturprofil innerhalb der Wellpappenmaschine und außerhalb auf der Referenzachse gewährleistet ist. Ist dies nicht der Fall, wird der Lichtstrahl beim Passieren unterschiedlicher Temperaturen unterschiedlich stark abgelenkt. Abbildung 1: Einsatz eines herkömmlichen Messsystems zur Vermessung von Walzen. Entlang der Maschinenachse wird hier ein Laserstrahl aufgespannt. Von einer Quelle (1) über die Positionen (3) und (4) zur Messung jeder Walze wird der Strahl anschließend um 90 in die Wellpappenmaschine abgelenkt. Was ist neu an PARALIGN? Abbildung 2 zeigt das Messgerät PARALIGN. PARALIGN enthält drei so genannte Ringlaserkreisel, die in blauer Farbe dargestellt sind. Jeder Kreisel misst den Winkel um seine Drehachse, welche in roter Farbe eingezeichnet ist. Die drei Kreiselachsen stehen senkrecht aufeinander und bilden dadurch ein Rechtssystem. Somit ist die relative Bestimmung von Positionen im Raum möglich. Abbildung 2: Das Messgerät PARALIGN. In blauer Farbe sind die drei Ringlaserkreisel dargestellt. Jeder Kreisel misst den Winkel um seine jeweilige Drehachse. Die Datenerfassung erfolgt im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren rein intern im Messgerät. 2

3 Im Gegensatz zu sämtlichen optischen Methoden werden in PARALIGN die Messdaten rein intern generiert. Es ist nicht notwendig, einen Strahlengang herzustellen wie z. B. für das in Abb. 1 beschriebene optische Verfahren. Dies verkürzt die Messzeit beim Einsatz der neuen Technologie drastisch und gewährleistet die gleiche Genauigkeit für jede zu vermessende Walze. In Abb. 3 ist das Messgerät im Einsatz bei der Vermessung einer Walze zu sehen. Das Messgerät wird auf der Walzenoberfläche aufgesetzt, und anschließend ein so genannter Sweep durchgeführt. Dadurch wird ein Bündel an Messpunkten aufgenommen. Diese werden anschließend durch einen mathematischen Algorithmus in einer Software ausgewertet und die relative Position der Walze wird bestimmt. Abbildung 3: Das Gerät wird auf der Walzenoberfläche aufgesetzt und anschließend im so genannten Sweep über die Walzenoberfläche bewegt, symbolisiert durch den Pfeil. Wie ist die Ausrichtung einer Anlage nach Jahren der Produktion? Im Protokoll in Abbildung 1 ist ein Ausschnitt einer Wellpappenanlage gezeigt. Man sieht die drei Vorheizer, rechts im Bild, links sind die Abrollungen für die zweite Wellenbahn und die Aussendecke zu sehen. Der Standpunkt des Betrachters ist die Bedienerseite der Anlage, symbolisiert durch den grünen Punkt, der rote Punkt spiegelt die Antriebsseite der Anlage wieder. Die Walze in blau ist als Referenz gesetzt, sie steht senkrecht auf der Zeichenebene, alle anderen Walzen sind relativ zu ihr dargestellt. Abbildung 4: PARALIGN -Protokoll aus dem Bereich um die drei Vorheizer einer Wellpappenanlage. Der Standpunkt des Betrachters ist die Bedienerseite, symbolisiert durch den grünen Punkt. Der rote Punkt ist die Triebseite. Die in blau dargestellte Walze ist als Referenz gesetzt, sie steht senkrecht auf der Zeichenebene 3

4 Werfen wir nun einen Blick im Detail auf die drei Vorheizer. Man erkennt bei genauerem Hinsehen, dass der mittlere und obere Vorheizer einen Versatz in der Horizontalen zum unteren aufweisen. Beim Vorheizer in der Mitte ist es ca. 1mm, beim oberen sind es etwa 4mm. Die Walzen zur linken der drei Vorheizer sind in sich zwar meist recht gut parallel, sie weisen jedoch einen Versatz v.a. im Falle der unteren beiden Bahnen zu den Vorheizern auf. In der Konsequenz ergibt sich ein Verzug in den einzelnen Lagen, der sich so kurz vor dem Zusammenfügen insbesondere negativ auf die Qualität des Endproduktes auswirkt. Mit PARALIGN ist es gelungen, alle dargestellten Walzen in ca. sechs Stunden während eines Routinestillstandes zu vermessen und zu dokumentieren. Die Dokumentation der gesamten Anlage hat lediglich 10 Stunden in Anspruch genommen. Mit herkömmlichen Messmethoden wäre dies praktisch unmöglich gewesen. Der Einsatz der neuen Technologie kann außer bei Qualitätsproblemen insbesondere bei Umbauten hilfreich sein, damit der zu modernisierende Anlagenteil mit dem bestehenden in Einklang gebracht werden kann. PARALIGN wird als Serviceleistung durch PRÜFTECHNIK Alignment Systems angeboten Abbildung 5: PARALIGN -Protokoll im Detail. Zu sehen sind die drei Vorheizer, von denen der untere als Referenz gesetzt ist. Deutlich erkennbar sind die Versätze am mittleren und oberen Vorheizer. Auch die Zuführungen auf der linken Seite weisen z.t. erhebliche Schiefstellungen zur Referenz auf. Abweichungen von 4mm und mehr wie im Bild gezeigt sind nach Jahren der Produktion keine Seltenheit. 4

5 Wie funktioniert ein Ringlaserkreisel? Den meisten Lesern wird das Prinzip des Kinderkreisels bekannt sein: ein Kreisel behält aufgrund der Drehimpulserhaltung seine Rotationsachse bei. Bei Verkippung des Bodens ändert die Kreiselachse ihre Richtung deshalb nicht, wie in Abbildung sechs auf der rechten Seite gezeigt. Auch in PARALIGN kommen Kreisel zum Einsatz, allerdings haben die verwendeten Ringlaserkreisel mit einem Kinderkreisel lediglich den Namen Kreisel gemeinsam. Bei einem Ringlaserkreisel, wie er in der folgenden Abbildung sechs dargestellt ist, gibt es keine mechanisch rotierenden Komponenten. Die Dynamik ist durch zwei gegenläufig umlaufende Laserstrahlen gegeben. Ein im Uhrzeigersinn und ein im Gegenuhrzeigersinn umlaufender Strahl werden durch drei Spiegel auf einem dreieckigen Kurs gehalten. Dreht man das System, dann gibt es eine Abbildung 6: Kinderkreisel. Bei Neigung des Bodens im Bild rechts behält die Kreiselachse ihre Position für eine gewisse Zeit bei. Phasenverschiebung der beiden Strahlen, die sich in einer Veränderung des Interferenzmusters der beiden Strahlen äußert. Diese Veränderung wird in der Auswerteelektronik hinter dem Spiegel auf der rechten unteren Seite registriert, und anschließend in einen Winkel umgerechnet. Die in PARALIGN zum Einsatz kommenden Ringlaserkreisel haben eine Auflösung von 4µm/m. Diese Genauigkeitsklasse wird z.b. auch in Passagierflugzeugen verwendet. Abbildung 7: Funktionsprinzip eines Ringlaserkreisels; zwei gegensinnig umlaufende Laserstrahlen werden durch drei Spiegel auf ihrem Kurs gehalten. In Ruhe ist keine Phaseverschiebung zwischen den beiden Laserstrahlen vorhanden, bei Drehung des Kreisels um seine Achse hingegen gibt es eine Phasendifferenz, verbunden mit einer Änderung des Interferenzmusters, welches im Detektor auf der rechten unteren Seite beobachtet wird. Der schließlich gemessene Winkel kann aus der Veränderung des Interferenzmusters bestimmt werden. Für weitere Informationen zu PARALIGN sehen Sie bitte auf: oder kontaktieren Sie uns direkt: 5

6 uneingeschränkte Mobilität und Konnektivität für das Ausrichten von Wellen mit Laser Mit hat PRÜFTECHNIK Alignment Systems neue Standards gesetzt und das laseroptische Wellenausrichten mit uneingeschränkter Mobilität und Konnektivität ausgestattet. Somit ist das Ausrichten von Aggregaten voll integrierbar in Instandhaltungsprozesse und strategien und zudem noch jederzeit online verfügbar. Tablet PC s und Smartphones finden immer mehr Verbreitung, nicht nur im privaten Bereich, sondern auch im industriellen Umfeld. Dieser Trend wird sich noch beschleunigen, da es in der Zwischenzeit industrietaugliche Tablet PC s zu vernünftigen Preisen gibt. Zum Beispiel sind Tablet PC s von Getac nach IP65 zertifiziert, und der eingebaute Touch-Screen lässt sich mit jedem Handschuh bedienen. Schnell am Ziel mit tab@align... so einfach funktioniert tab@align, in nur drei Schritten sind Sie am Ziel! 1. Dimensionen eingeben 2. Messung durchführen 3. Ergebnisse darstellen Natürlich kann auch mit tab@lign die zu bewegende Maschine kontrolliert positioniert (Bewegemodus) und ein vorhandener Kippfuß beseitigt werden. ta@lign ist also ein einfaches aber vollwertiges Messsystem zum Fluchten von Wellen. Blick in die Zukunft Die Vision, hinter diesem Konzept geht aber noch viel weiter. Ein überaus wertvolles Werkzeug wird es, wenn Prozess-, Anlagen- und Messdaten der kompletten Produktionsanlage über den Tablet PC oder das Smartphone abgerufen werden können. Sollten im Fertigungsprozess Probleme auftreten kann vor Ort durch das Instandhaltungspersonal, aufgrund der sofort zur Verfügung stehenden Informationen Ursachenforschung betrieben werden. Mögliche Gründe für die zu untersuchende Fehlfunktion an einer Anlage können schnell eingeschränkt werden. Das Instandhaltungspersonal kann sich somit innerhalb kürzester Zeit um die Lösung des Problems kümmern und verliert keine wertvolle Zeit um an notwendige Informationen zu kommen. Auf schnellst möglichem Wege können somit die Anlagen wieder der Produktion übergeben und die gefertigten Produkte in maximaler Qualität und Quantität hergestellt werden. 6

7 Industrie 4.0 braucht Vernetzung Voraussetzung, neben der ganzen neuen Infrastruktur, die zur Verfügung gestellt werden muss, ist allerdings auch ein Umdenken in den Instandhaltungs- und Produktionsabteilungen und somit in den obersten Führungsebenen des Unternehmens. Die Vernetzung der gesamten zur Verfügung stehenden produktionsrelevanten Daten in einem Unternehmen muss zugelassen werden, und das abteilungsübergreifend. Unternehmen müssen sich auch davon verabschieden mobile Endgeräte als privates Spielzeug anzusehen. In Zukunft werden diese Systeme so selbstverständlich sein, wie heute PC s und Notebooks fast schon zu jedem Arbeitsplatz gehören. Wer hätte dies Ende der 80-er Jahre und am Anfang der 90-er Jahre des vergangen Jahrhunderts gedacht? Auch Lieferanten in Konzept einbinden Nicht zu vernachlässigen sind natürlich auch die Lieferanten von Prozessmesstechnik und Messtechnik generell, die heute schon täglich in den Produktions- und Instandhaltungsabteilungen eingesetzt werden. Auch die Lieferanten müssen diesen Weg in das Zeitalter der Industrie 4.0 einschlagen und müssen zulassen, dass die gewonnen Daten den genannten Infrastrukturen zur Verfügung gestellt werden. tab@align kostenlos testen Wer nun Lust bekommen hat tab@lign einmal auszuprobieren, den lade ich herzlich ein, die App einfach mal selbst auszuprobieren. Gehen Sie in den Google Play Store oder in den App Store von Apple, dort können Sie kostenlos die Applikation tab@lign herunterladen. Voraussetzung ist natürlich, dass Sie ein mobiles Endgerät auf Basis von Android oder ein entsprechendes Gerät von Apple besitzen. Markus Brotsack Vertriebsleiter DACH PRÜFTECHNIK Alignment Systems GmbH 7

8 Der Kippfuß Alle laseroptischen Messgeräte aus unserem Haus besitzen die Funktion Kippfußmessung in Serie. Diese Funktion ist für eine korrekte Ausrichtung unverzichtbar, denn eine Maschine mit Kippfuß auszurichten kann unter Umständen sehr schwierig und langwierig sein. Die Messung des Kippfußes Starten Sie die Kippfußmessung. Lösen Sie einen Maschinenfuß. Das Ausrichtsystem notiert die Anhebung des Fußes. Schrauben Sie den Fuß wieder fest, messen Sie den nächsten Fuß. Sobald Sie alle Maschinenfüße vermessen haben, erfolgt die Auswertung. Unsere Messgeräte geben als zulässige Toleranz 0,05 mm an, d.h. ist ein Wert höher, stellt das Messgerät einen Kippfuß fest. Nachdem festgestellt wurde, um welchen Kippfuß (Parallel-, Winkel- oder induzierter Kippfuß) es sich handelt, können Sie die nötigen Korrekturen vornehmen. Zusammenfassung Führen Sie bei der Beseitigung des Kippfußes folgende Schritte durch: Überprüfen Sie alle vier Maschinenfüße. Untersuchen Sie den Kippfuß (oder die zwei Kippfüße bei gleichen Werten) mit Fühlerlehren, um die genaue Passplattenstärke zu ermitteln. Es kann nie schaden, auch die anderen Füße zu untersuchen, aber konzentrieren Sie sich zunächst auf die Erkennung und Beseitigung des größten Problems. Korrigieren Sie den diagnostizierten Zustand, indem Sie unter maximal einen Fuß Passplatten legen. Wenn alle Füße im Toleranzbereich liegen, können Sie mit der Ausrichtung beginnen. Parallelkippfuß Beim Parallelkippfuß verläuft das Fundament parallel zur Unterseite des Maschinenfußes. Erkennungsmerkmal: Zwei Werte an diagonal gegenüberliegenden Füßen sind annähernd gleich hoch. Er wird korrigiert, indem unter einen der beiden Füße die richtige Stärke an Passplatten hinzugefügt wird. Induzierter Kippfuß Von einem induzierten Kippfuß spricht man, wenn das Anheben des Maschinenfußes durch äußere Kräfte verursacht wird. Dies können beispielsweise Verspannungen in den Rohrleitungen etc. sein. Erkennungsmerkmal: Zwei Werte auf der gleichen Seite (links oder rechts) oder vorne oder hinten sind größer als 0,05 mm. Winkelkippfuß Ein Winkelkippfuß liegt vor, wenn der Maschinenfuß und das Fundament einen Winkel zueinander bilden. Erkennungsmerkmal: Zwei oder drei Werte sind größer als 0,05 mm. Diese Situation ist schwieriger zu diagnostizieren und zu korrigieren. Die Neigungsrichtung des Winkelkippfußes muss mit einer Fühlerlehre ermittelt werden. Eine mögliche Korrektur ist die Verwendung abgestufter Passplatten ( Treppe ), um die Lücke zwischen Fuß und Fundament zu füllen. Eine aufwändigere, aber dafür dauerhaftere Lösung ist die Demontage der Maschine und das Abschleifen der Füße. Thomas Andres Dipl.-Wirtschaftsingenieur PRÜFTECHNIK Alignment Systems GmbH 8

9 Unser Seminareplan 2014 ist da! Planen Sie die Seminar-Teilnahme frühzeitig Auch 2014 bieten wir Ihnen ein umfangreiches Trainingsangebot für unser komplettes Produktportfolio an. Dabei geht es um das laseroptische Ausrichten von Maschinen, sowie der Bestimmung und Optimierung von Anlagengeometrien. Unterschieden werden die Schulungen nach Geräte- und Spezial-Seminaren. Geräteseminare konzentrieren sich auf Geräte- und Softwarebedienung. Die Spezialseminare fokussieren auf ganz spezielle Herausforderungen, wie zum Beispiel Parallelität, Winkeligkeit oder Ebenheit von Anlagenteilen und zeigen Lösungen auf. Seminare in München und im Ruhrgebiet In den Jahren 2012 und 2013 haben wir bereits erfolgreich Seminare im Ruhrgebiet durchgeführt. Die Nähe zu unseren Kunden ist uns wichtig, deswegen bieten wir auch im kommenden Jahr Seminare in Essen an. Sollten Sie in dieser Region ansässig sein, dann nutzen Sie die Gelegenheit und melden Sie sich rechtzeitig an. Gegebenenfalls sparen Sie Reisezeit und kosten. Sollten Sie gleich mehr Mitarbeiter Ihres Unternehmens zur Schulung senden, dann fragen Sie nach unseren Angeboten bezüglich Inhouse-Seminaren, die wir bei Ihnen im Hause durchführen. Neben dem positiven Effekt, Zeit und Geld zu sparen, besteht zudem die Möglichkeit, das Seminar genau an die Bedürfnisse in Ihrem Betrieb anzupassen. Frühzeitig anmelden Bitte beachten Sie: Alle Seminare sind bezüglich der Teilnehmerzahl begrenzt, um eine individuelle Betreuung gewährleisten zu können. Melden Sie sich deswegen rechtzeitig an und sichern Sie sich Ihre Teilnahme. Die Anmeldung kann ganz bequem über unsere Webseite vorgenommen werden: seminare.html?no_cache=1 Dort finden Sie auch unseren kompletten Seminarplan zum Download. Bitte beachten Sie auch unser umfangreiches Angebot zu Seminaren und zertifizierten Lehrgängen zum Thema Schwingungsmesstechnik. Markus Brotsack Vertriebsleiter DACH PRÜFTECHNIK Alignment Systems GmbH 9

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