Sicherer Kokillenguss

Lichtschranken – Die halbautomatische Herstellung von Leichtmetall-Zylinderköpfen im Kokillenguss stellt hohe Ansprüche an das Verfahren und die Bediener der Anlage. Den Schutz der Mitarbeiter vor Gefahren gewährleisten dabei kompakte Infrarot-Sicherheitslichtvorhänge.

23. Mai 2008

Zylinderköpfe für Diesel- und Ottomotoren sind hochbeanspruchte Präzisionsbauteile, die anspruchsvolle mechanische und thermische Anforderungen erfüllen müssen. Entsprechend viel Augenmerk richten die Motorenbauer auf das Verfahren, mit dem diese Bauteile in großer Stückzahl gefertigt werden. Der Münchener Automobilhersteller BMW zum Beispiel produziert in seinem Werk in Landshut mit mehr als 3.300 Mitarbeitern auf über 300.000 Quadratmetern neben Zylinderköpfen weitere Leichtmetall-Gussteile und Austauschmotoren für nahezu alle Fahrzeuge des Konzerns, von Automobilen über Motorräder bis zu den Fahrzeugen für die Formel-1-Rennen.

Automatisierung für große Stückzahl

Zylinderköpfe produzieren die Motorenspezialisten im Drei-Schicht-Betrieb im Niederdruck-Kokillengießverfahren in 30 Kokillengießanlagen, die in einer mehrstöckigen Halle untergebracht sind. Die etwa sechs Meter hohe Kokillenanlage mit dem Einlauf für das flüssige Aluminium befindet sich in der ersten Etage. Hier transportieren Gabelstapler die sogenannten Pfannen mit jeweils etwa 600 Kilogramm flüssigem Leichtmetall und entleeren sie in einen Einlauf in der Nähe des Bodens, von wo aus die Schmelze in den etwa zwei Meter hohen Ofen im Erdgeschoss gelangt und dort erhitzt wird. Mithilfe von Druckluft unter einem Überdruck von 0,6 bar steigt das flüssige Aluminium danach durch ein Tauchrohr in die Kokille auf und erstarrt dort.

Daraufhin fahren Auswerferzylinder die Seitenteile dieser wiederverwertbaren Gießform aus, und ein Auslenkarm entnimmt das noch heiße, 20 bis 40 Kilogramm schwere Gussteil. Sodann nimmt ein Bediener mit speziellen Hebegriffen das Werkstück vom Auslenkarm, unterzieht es einer ersten Sichtprüfung und stellt es auf Paletten zum Abtransport bereit.

Gefahr für den Bediener besteht dabei zum einen durch die horizontale Bewegung der Seitenteile der Kokille bei der Freigabe des Gussteils, sowie andererseits durch die Schwenkbewegung des seitlich zur Kokille positionierten Auslenkarms, der die Gussteile zur Entnahmestelle fördert. Innerhalb der Taktzeit von etwa fünf Minuten und speziell während der automatischen Entnahme des Gussteils muss deshalb gewährleistet sein, dass sich kein Bediener im Gefahrenbereich aufhält und auch kein Zutritt möglich ist.

Als Sicherheitslösung, die einen zuverlässigen Schutz gewährleistet, nutzen die bayerischen Autobauer die Infrarot-Sicherheitslichtvorhänge der Baureihe Compact des Sicherheitssensorikspezialisten Leuze.

Anlage mit Absicherung

Die Lichtvorhänge mit einer Auflösung von 30 Millimetern und einer Reichweite von 18 Metern entsprechen Typ 4 gemäß der Norm EC/EN 61496 und gewährleisten eine sichere Erkennung von Schutzfeldunterbrechungen.

Zur Absicherung der Kokillenbereiche auf einem trapezförmigen Grundriss dienen je ein Sender und Empfänger sowie zwei Umlenkspiegel. Die Spiegel im Abstand von etwa drei Metern sichern dabei den Bereich zwischen Kokille und Fahrgasse. Sender und Empfänger stehen im Abstand von etwa vier Metern auf der anderen Anlagenseite gegenüber den Spiegeln in der Nähe des Schaltkastens. Sender, Empfänger und Umlenkspiegel befinden sich in freistehenden Gerätesäulen, die fest im Boden verankert sind und sich vertikal und axial exakt ausrichten lassen. Federelemente im Fuß dämpfen mögliche Vibrationen im Fundament durch fahrende Gabelstapler. Zum zusätzlichen Schutz vor direkten Stößen und Schmelzespritzern sind die Säulen zudem von einer massiven Stahlsäule umhaust, die ebenfalls federnd im Boden verankert ist.

Eine wichtige Anforderung bei der langen Strecke des Lichtstrahls ist die genaue Justage der Sicherungseinrichtung, da bereits eine kleine Abweichung im Winkel dazu führt, dass der Lichtstrahl nicht auf den Empfänger trifft. Da die Sicherheitssensoren mit infrarotem, also nicht sichtbarem Licht arbeiten, kommt dazu eine Laserausrichthilfe von Leuze electronic zum Einsatz, die direkt am Sender angebracht wird und den Auftreffpunkt der Sensorstrahlen mit einem Rotlichtlaser gut sichtbar markiert, sodass sich auch komplexe Anordnungen wie in der BMW-Kokillengießanlage von nur einer Person einfach einrichten lassen.

Matthias May, Leuze

Erschienen in Ausgabe: 03/2008