Hochleistungslichtschranken von IPF Electronic bestehen als dreiteilige Systeme aus einem Sender, Empfänger und einem Verstärker. Die Systeme arbeiten mit Infrarotlicht und erzielen je nach Zusammenstellung der Einzelkomponenten Reichweiten von bis zu 70 Metern. Diese werden jedoch zumeist nicht ausgeschöpft, sondern die Systeme kommen mit ähnlichen Reichweiten zum Einsatz, wie sie von klassischen Lichtschranken bekannt sind. Die aufgrund der hohen Sendeleistung verfügbaren Leistungsreserven der Lichtschranken dienen auf kürzeren Distanzen vor allem zur hocheffizienten Verschmutzungskompensation. Eine Eigenschaft, die in Kombination mit hoher Präzision die Systeme besonders interessant für Fischer Hydroforming macht.
Das Unternehmen gehört seit 2007 zur Fischer Group mit Hauptsitz in Achern (Baden-Württemberg), die seit mehr als 50 Jahren und aktuell mit weltweit rund 2.800 Mitarbeitern auf längsnahtgeschweißte Edelstahlrohre spezialisiert ist. Im Laufe der Zeit wurde die Weiterverarbeitung der Rohre zu anspruchsvollen Komponenten und Baugruppen immer wichtiger, wobei sich u.a. das IHU als Schlüsseltechnologie innerhalb der Fischer Group etablierte. „Wir gehören zu den Pionieren auf diesem Gebiet und konzentrieren uns hier am Standort in Menden mit rund 185 Mitarbeitern daher auf die Umformtechnik“, sagt Olaf Biedermann, Elektrotechniker in der Instandhaltung von Fischer Hydroforming.
Schritt für Schritt zu komplexen Formen
Im Vorfeld des Hydroforming ist das Rohmaterial auf die eigentlichen Umformschritte vorzubereiten. Hierzu gehört das Vorbiegen der Rohre, das teilweise Vorglühen bei über 1.000°C und das Beschichten der Rohre. Weil sich komplexe Bauteilformen nicht in einem Arbeitsgang realisieren lassen, besteht das Hydroforming aus mehreren Stufen. Für das Umformen wird der vorbereitete Rohrrohling zunächst in die Halbschale des Unterwerkzeugs gelegt. Dann schließt sich die Presse durch Absenken des Oberwerkzeuges. Anschließend wird das Rohr an beiden Enden mit Stopfen abgedichtet, an denen sich hydraulische Zylinder mit Schläuchen befinden, um das Rohr mit einer Emulsion zu befüllen. Im Anschluss daran wird weitere Emulsion unter hohem Druck von etwa 2.500bar in den Rohrhohlkörper gepresst, damit sich der Rohling im Formwerkzeug aufweitet. Nach dem Hydroforming gelangen die Bauteile in die Endbearbeitung und werden dort mit Laserschneidanlagen oder Sägen auf die vom Kunden gewünschten Endmaße abgelängt.
Hohe Schäden durch Plattleger und Doppeldecker
Für einen sicheren Umformprozess muss der Rohling exakt in der Kontur des Unterwerkzeugs liegen. Ist das beim Schließen der Presse nicht der Fall, kommt es nach Aussagen von Biedermann zu einem sogenannten Plattleger: „Das Rohr wird über den Kanten und außerhalb der Kontur auf den Werkzeugschließflächen zusammengedrückt und verursacht in Anbetracht der hohen Zuhaltekraft der Presse zumeist einen immens hohen Schaden am Werkzeug mit entsprechend aufwendiger Instandsetzung.“ Nicht minder problematisch ist es, wenn das Bauteil nach dem Öffnen der Presse im Oberwerkzeug hängen bleibt. „Wird dann ein neues Rohr im Unterwerkzeug eingelegt und die Presse zugefahren, dann entsteht ein Doppeldecker, weil beide Bauteile zusammengedrückt werden, wodurch auch Schäden an den Werkzeugschließflächen und den Kanten der Formkontur entstehen.“
Zuverlässige Systemlösung
Um derartige Probleme zu vermeiden, entschied sich Fischer Hydroforming zunächst für Tests mit Lasersensoren. Allerdings erwies sich diese Lösung als zu kompliziert und zeitaufwendig. „Daher haben wir die Versuche sehr schnell eingestellt und bei IPF Electronic nach einer Alternative nachgefragt“, erinnert sich Biedermann. Wenn von einem optischen Sensorsystem nicht nur Präzision gefordert ist, sondern auch eine zuverlässige Verschmutzungskompensation, sind Hochleistungslichtschranken oft die erste Wahl. IPF Electronic empfahl daher eine Systemlösung aus einem Sender OS12601, einem Empfänger OE1260V1 sowie einem Einkanalverstärker OV620810. Zusätzlich zur manuellen Betriebsart, bei der dem Sender einer Lichtschranke eine fest eingestellte und somit stets konstante Leistung vorgegeben wird, gestatten die Verstärker eine automatische Leistungsregelung, die sich für den konkreten Einsatz als optimal erwies.