Prüfstand Drehantriebe schnell, effizient und zuverlässig prüfen

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Ein Prüfstand, der nahezu 10.000 verschiedene Drehantriebstypen standardmäßig überprüfen kann und auch kundenindividuelle Sonderprüfungen möglich macht – große Anforderungen von HKS und eine clevere Lösung von Hydropa. Was den Prüfstand ausmacht und wie er funktioniert, lesen Sie hier.

Die Firma HKS Dreh-Antriebe GmbH entwickelt und produziert hydraulische Drehantriebe. Über 10.000 verschiedene Varianten stellt das Unternehmen den Kunden zur Verfügung – auch Drehantriebe nach individuellen Vorgaben sind möglich. Die Produktionszahlen steigen stetig. Um Schritt halten zu können, musste ein neuer Prüfstand her,auf dem sich die Drehantriebe schnell, effizient und zuverlässig auf Qualität und Sicherheit überprüfen lassen. Dirk Struppe, Vertriebsleiter bei HKS, erklärt: „Unser erster Prüfstand ist immer noch im Einsatz, stößt aber nach 20 Jahren definitiv an seine Grenzen, da sich unsere Produktionszahlen mittlerweile vervierfacht haben.“

„Den damaligen Prüfstand entwickelte Hydropa zu unserer vollsten Zufriedenheit“, sagt Struppe. Und auch für das anstehende Projekt war das Wittener Unternehmen bestens qualifiziert: Hydropa entwickelt seit über 50 Jahren kundenspezifische Lösungen, begleitet darüber hinaus die eigenen Kunden bei der Entscheidung für Linear- oder für Drehantriebe und weiß deshalb, welche Qualitätsmerkmale erwartet werden und welchen tatsächlichen Belastungen die Drehantriebe ausgesetzt sind.

Gesamten Prüfvorgang genau analysiert

„Natürlich hätten wir den alten Prüfstand einfach nur mit neuen Komponenten nachbauen können“, sagt Diplom-Ingenieur Axel Binner. Der Geschäftsführer von Hydropa weiter: „Aber da wir keine starren Vorgaben von HKS bekamen, haben wir den gesamten Prüfvorgang genau analysiert und in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden ein detailliertes Anforderungsprofil für den neuen Prüfstand entwickelt.“ Struppe fügt hinzu: „Diese gründliche Herangehensweise hat übrigens dazu geführt, dass wir intern unsere Prüfroutine hinterfragt und optimiert haben.“

Der digitalisierte Prüfstand ist extrem wirtschaftlich konzipiert, wird durch ein einziges Hydraulik-Aggregat versorgt und besteht aus zwei nahezu identischen Prüfplätzen, die unabhängig voneinander bedient werden können. Im ersten Schritt durchläuft jeder einzelne Drehantrieb standardmäßig einen Funktions- sowie einen Belastungstest – die entsprechenden Standardprüfungen sind im System hinterlegt, werden automatisch dokumentiert und können durch eine speziell entwickelte Schnittstelle mit Zugriff auf das ERP-System der entsprechenden Auftragsnummer zugeordnet werden.

Prüfstand mit durchdachten Sicherheitsvorkehrungen

Thorsten Weil erklärt: „Beim Belastungstest könnte es zum Platzen eines Drehantriebs kommen, verursacht zum Beispiel durch Materialfehler. Das hätte katastrophale Folgen für den Bediener.“ Der Leiter Qualitätssicherung fügt hinzu: „Aus diesem Grund sind die Sicherheitsvorkehrungen sehr hoch, aber gut durchdacht und verlangsamen deshalb nicht den eigentlichen Prüfvorgang.“ Binner ergänzt: „Wir haben eine gründliche Risikobeurteilung durchgeführt, um die Sicherheitsvorkehrungen an die prozessspezifischen Besonderheiten anzupassen und um wirklich alle Eventualitäten zu berücksichtigen – besonders vor dem Hintergrund, dass die Funktions- und Belastungsprüfungen nicht immer von denselben Mitarbeitern durchgeführt werden.“ Besondere Herausforderung: Die sichere Einhausung des Prüfstandes, denn die Prüflinge können sowohl von zwei Seiten als auch von oben durch einen Kran oder Gabelstapler eingelegt werden. Die Einhausung ist druck- und durchschlagsfest und die Türverriegelung öffnet sich nur nach Freigabe.

Zuerst wird der Prüfling auf den dafür vorgesehenen Prüfplatz gelegt und angeschlossen. Nach der sicheren Verriegelung starten automatisch die ausgewählten Prüfvorgänge und -zyklen. Binner führt aus: „Nach erfolgreich abgeschlossener Qualitätsprüfung müssen die Schläuche gefahrlos von den Prüflingen gelöst werden. Um das zu gewährleisten arbeiten wir mit einem redundanten Überwachungssystem, das sicherstellt, dass das komplette System wirklich drucklos ist.“ Zentrales Bauteil ist hier der von Hydropa für solche Einsatzfälle entwickelte Sicherheitsdruckschalter DS6, der nach Maschinenrichtlinie 2006/42/EG als Sicherheitsbauteil gilt. Dazu Binner: „Der DS6 funktioniert mechanisch, ist deshalb äußerst robust und elektronischen Lösungen deutlich überlegen.“ Darüber hinaus werden alle Sperrventile lageüberwacht – erst wenn alle Sensoren melden, dass der Prüfstand im drucklosen Zustand ist, werden die Türen entriegelt.

Hydraulikkomponenten

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Sonderprüfungen kontrollieren kundenspezifische Vorgaben

Nach den Funktions- und Belastungstests werden die Drehantriebe je nach Kundenanforderungen unterschiedlichen Sonderprüfungen unterzogen. Dazu gehören:

• die Winkelmessung,

• eine Dämpfungsüberprüfung und

• Federvorspannungsüberprüfung,

• die Kontrolle des minimalen Anfahrdrucks sowie

• eine Hochdruckprüfung.

Dazu Björn Belz: „Bestellen Kunden Drehantriebe mit einem bestimmten Drehwinkel, so wird die Feineinstellung an jedem einzelnen Drehantrieb während der Montage manuell vorgenommen. Durch die Sonderprüfung kontrollieren wir, ob die Drehantriebe die vorgegebenen Winkel präzise erreichen.“ Der stellvertretende Konstruktionsleiter weiter: „Die Schwenkbewegung der Drehantriebe mit Dämpfung wird nach Kundenvorgaben abgebremst – ob diese Vorgaben exakt erfüllt werden überprüfen wir bei der Dämpfungsüberprüfung.“

Wird der Drehantrieb durch Federn in die Ausgangsposition zurückgedreht, kontrolliert die Federvorspannungsüberprüfung, ob die kundenspezifischen Anforderungen genau erfüllt werden. Weiterhin wird durch die Sonderprüfung der minimale Anfahrdruck kontrolliert, bei dem der Drehantrieb anfängt sich zu bewegen. Liegt dieser außerhalb der Toleranzen muss der Drehantrieb in die Nacharbeit. Belz ergänzt: „Die Hochdruckprüfung erfolgt durch den langsamen Druckaufbau, bei dem wir beobachten, wie sich der Prüfling verhält.“ Die Ergebnisse der Sonderprüfungen werden ebenfalls automatisch dokumentiert und hinterlegt.

Herzstück des Prüfstands: zwei Innenzahnradpumpen

Bei Hydropa arbeitet man nicht herstellergebunden. Dazu erklärt Binner: „Wir suchen für unsere Anwendungen qualitativ hochwertige Komponenten, die zum Budget des Kunden passen und weder über- noch unterdimensioniert sind.“ Herzstück des Prüfstandes sind zwei Innenzahnradpumpen, die über einen frequenzgeregelten Motor angetrieben werden. Dadurch ist der Volumenstrom individuell einstellbar und kann flexibel an die unterschiedlichen Größen der zu prüfenden Drehantriebe angepasst werden. Die unterschiedlichen Drücke werden durch zwei verschiedene Proportionaldruckbegrenzungsventile realisiert – eins für Drücke zwischen 5 bar und 50 bar, das andere für Drücke zwischen 35 bar und 350 bar. Ein weiteres wichtiges Bauteil ist das 4/3-Wegeventil mit hydraulischer Dämpfung. Dazu Binner: „So verhindern wir einfach, aber sehr effektiv Entlastungsschläge.“

Condition Monitoring für die Prüfstand-Komponenten

Der neue Prüfstand ist hochmodern, extrem nachhaltig konstruiert und individuell an die fertigungsspezifischen Gegebenheiten angepasst – dazu gehört auch das Condition-Monitoring-Konzept, dass darauf ausgelegt ist, die Funktionalität der einzelnen Komponenten zu schützen. Binner führt aus: „Die Drehantriebe werden direkt nach der Fertigstellung den Belastungs- und Qualitätstest unterzogen, und können deshalb Produktionsrückstände aufweisen.“ Um zu vermeiden, dass das Öl des Prüfstandes durch die Prüflinge verunreinigt wird, sind in beiden Leitungen zum Prüfling Druckfilter integriert. Mittels einer Graetz-Schaltung von Rückschlagventilen wird sichergestellt, dass diese Druckfilter bei Schwenkbewegungen immer nur in der gleichen Richtung durchströmt werden. Außerdem werden automatisch Spülgänge durchgeführt, um das gesamte hydraulische Öl sowie alle Schläuche nach jedem Prüfvorgang gründlich zu reinigen. Binner ergänzt: „Darüber hinaus arbeiten wir mit einer Bypass-Filterung, die auch beim Stillstand des Prüfstandes läuft; also nachts. Wir erreichen damit, dass alle Rückstände am nächsten Morgen komplett herausgefiltert sind.“

Der jeweilige Verschmutzungsgrad der hydraulischen Flüssigkeiten wird in jedem Prüfprotokoll dokumentiert. Dazu Binner: „Die Kunden von HKS können sich darauf verlassen, dass bei den Prüfvorgängen keine Kleinstpartikel in die Drehantriebe gelangen – Condition Monitoring verlängert also nicht nur die Lebenszeit des Prüfstandes, sondern auch die Lebenszeit der HKS-Produkte.“

Prüfstand prüft 99 Prozent aller Drehantriebe von HKS

Binner erfreut: „Wir haben den Prüfstand so konzipiert, dass nahezu alle 10.000 verschiedenen Drehantrieben überprüft werden können – lediglich ein Prozent der Drehantriebe kann nicht komplett an diesem Prüfstand kontrolliert werden.“ Struppe ergänzt: „Unsere Prüfprozesse sind durch die einheitliche Vorgehensweise, die im System hinterlegten Prüfungen und durch die ausgesprochene Bedienerfreundlichkeit des Prüfstandes schneller – obwohl unsere Prüfzyklen jetzt umfangreicher und detaillierter sind als zuvor.“

HKS-Kunden profitieren von der kompletten Wertschöpfung aus einer Hand – Konstruktion, Produktion und Vertrieb befinden sich alle am gleichen Standort. „Fertigungen sind immer nur so gut, wie sie betreut werden. Mit dem neuen Prüfstand gewährleisten wir die extrem hohe Qualität jedes einzelnen Drehantriebs, der unser Haus verlässt – und verkürzen außerdem unsere Lieferzeiten bei steigenden Produktionszahlen“, sagt Struppe. Binner abschließend: „Weicht die tatsächliche Leistung eines Produkts von den technischen Angaben auf einem Datenblatt ab, kann das zu Maschinenminderleistungen, Stillständen und Produktionsausfällen führen – einschließlich hohen Regressansprüchen. Der neue Prüfstand stellt sicher, dass sich sowohl Hersteller als auch Kunden auf HKS-Produkte verlassen können.“

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