Kontrolle und Regelung von Kühlschmierstoffen Vollautomatische Kontrolle von Kühlschmierstoffen

Autor / Redakteur: Jürgen Gosch / Anne Richter

Kosteneinsparungen durch vollautomatische Kühlschmierstoffüberwachung: Das FCM900-­Analysesystem von Brisco Systems ermöglicht die vollautomatische Kontrolle und Regelung von Kühlschmierstoffen inklusive Konzentrationsnachregelung und Füllstandsausgleich.

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Über ein Analysetool lässt sich ein bevorstehendes Bakterienwachstum frühzeitig erkennen: In der Abbildung erkennt man eindeutig den Abfall der pH Messwerte über die Zeit (erste rote Kurve), während die KSS Konzentration (dritte Kurve blau) praktisch stabil bleibt.
Über ein Analysetool lässt sich ein bevorstehendes Bakterienwachstum frühzeitig erkennen: In der Abbildung erkennt man eindeutig den Abfall der pH Messwerte über die Zeit (erste rote Kurve), während die KSS Konzentration (dritte Kurve blau) praktisch stabil bleibt.
(Bild: Brisco)

Schmierstoffe sind elementare Komponenten, um die Prozesssicherheit in Metallbearbeitungsmaschinen sicherzustellen. Sie bestimmen massgebend die Standzeit der Werkzeuge und erhöhen die Produktion der Bearbeitungsmaschinen, was sich schlussendlich positiv in der Wirtschaftlichkeitsrechnung niederschlägt. Marktumfragen zeigen, dass in vielen Produktionsbetrieben dem Kühlschmierstoff-Management viel zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt wird. Kühlschmierstoffe benötigen regelmässige Überwachung und Pflege. Das wichtigste Leistungskriterium eines Hochleistungs-Kühlschmierstoffes ist das Vermögen, Werkzeugverschleiss zu verringern und eine ausreichend gute Oberflächengüte der zu bearbeitenden Werkstücke sicherzustellen. Damit lassen sich die Produktionskosten erheblich reduzieren und es schafft Kostentransparenz.

Manuelle Überwachung zu ungenau

Nur alleine die Messung der wichtigsten Kennwerte des Kühlschmierstoffes reicht nicht aus, um für die Verarbeitungsmaschinen eine jederzeit optimale Schmierung und Kühlung zu gewährleisten. Eine automatische Nachregelung hält den Kühlschmierstoff kontinuierlich im engen Toleranzband und unterstützt damit die Verarbeitungsgenauigkeit. Die Lösung von der Firma Brisco Systems misst 7 x 24 Stunden rund um die Uhr die verschiedenen Kühlschmierstoffparameter in Echtzeit. Abweichungen von Sollwerten werden frühzeitig erkannt und ausgeglichen.

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Sehr interessant wird es dann, wenn automatisch die Konzentration nachgeführt wird und der Füllstand jederzeit ausgeglichen wird, also ein vollständiger Regelkreis entsteht und damit das Personal von den manuellen Messungen und Prozessen entlastet wird. Die übliche manuelle Überwachung des Kühlschmierstoffes heutzutage durch Mitarbeiter oder durch den Lieferanten sind ungenau, unregelmässig, und die Zeitabstände zwischen den Messungen sind oft zu lange. Werden Proben in das Labor geschickt, liegen die Resultate erst einige Tage oder ungünstigerweise sogar erst Wochen später vor. Korrekturmassnahmen sind zu diesem späten Zeitpunkt sehr schwer zu realisieren, eventuell sind sie gar nicht mehr relevant, da der Kühlschmierstoff schon «gekippt» ist.

Eine vollautomatisierte Kühlschmierstoff-Überwachungs- und Analyselösung für wassermischbare Kühlschmierstoffe ist deshalb eine gute Investition. Die Firma Brisco Systems entwickelt solche Systeme. Darüber hinaus werden rundum Dienstleistungen Mithilfe der automatischen Messwerterfassung über Brisco Partnerfirmen angeboten. Damit profitiert ein Kunde mit Bearbeitungsmaschinen von professionellen Kühlschmierstoffexperten, welche regelmässig den Schmierstoff der Maschinen überwachen und in Problemfällen wichtige Pflegeempfehlungen dem Kunden mitteilen können.

Rechtzeitige Erkennung von Bakterienwachstum

Ein anderes Beispiel sind Bakterienkeime im Schmierstoff. Wenn der Mitarbeiter früh seine Arbeit morgens an seiner Maschine beginnt und zuerst durch eine übel riechende Flüssigkeit wachgerüttelt wird, ist es meistens schon zu spät. Es gibt den «point of no return», wenn dieser überschritten ist, ist der Kühlschmierstoff kaputt und kann nicht mehr durch Zusatzstoffe gerettet werden. Der KSS muss ausgetauscht werden. In diesem Fall ist eine Aufadditivierung von Bakteriziden nicht mehr nützlich und auch aus gesundheitlichen Aspekten nicht mehr tragbar. Dadurch entstehen unvorhergesehene Kosten, welche sich aus Kühlschmierstoff-Neubefüllung, Produktionsstopp, Mitarbeiterkosten, Reinigungsmitteln und Entsorgung zusammenstellen. Nicht zu vernachlässigen sind die eventuellen Risiken von Erkrankungen der Mitarbeiter. Inhaltsstoffe, die in Kühlschmiermitteln enthalten sind, können eine Gefahr für die Gesundheit darstellen. Das Messsystem von Brisco Systems erkennt ein bevorstehendes Bakterienwachstum frühzeitig und Korrekturmassnahmen können rechtzeitig eingeleitet werden. Das Erkennungsprinzip basiert auf einer bewährten Messmethode und ist deshalb genau, kosteneffizient und schnell.

Überwachung von wassermischbaren Schmierstoffen vorgeschrieben

Um ein Kühlschmierstoffsystem zu reinigen, bedarf es spezieller Systemreiniger. Diese werden dem eingesetzten KSS zugesetzt. Verunreinigungen lösen sich damit grösstenteils aus dem Umlaufsystem. Sie bestehen aus nicht ganz unbedenklichen Substanzgruppen wie Bioziden, Netzmitteln, Emulgatoren und Lösungsmitteln. Die stoffliche Vielfalt der Zusätze ist ausgesprochen hoch. Aus arbeitsmedizinischer Sicht stellt dies ein besonderes Problem dar. Gelangen Bakterien einmal in den Kühlschmierstoff, so sind diese nur sehr schwer zu eliminieren, selbst mit geeigneten Bakteriziden und Reinigern. Es bleiben immer Reste im System, vor allem in den hintersten Winkeln und Ecken von Wannen und Behältern setzen sich diese fest. In jeder Hinsicht lohnt sich eine stetige Überwachung der Parameter des Kühlschmierstoffes, um Toleranzbänder einzuhalten. Dies wirkt sich positiv auf die Produktivität und Wirtschaftlichkeit aus, darüber hinaus trägt man den gesundheitlichen Aspekten Rechnung.

Die REACH-Richtlinie der EU und die TRGS611-­Verordnung schreiben die Überwachung von wassermischbaren Schmierstoffen sogar klar vor. Vorgeschrieben ist die regelmässige Überwachung von Konzentration, Nitritgehalt und pH-Wert. Wird die angegebene Nitritgrenzkonzentration überschritten, besteht für den Betrieb das Risiko, kostenintensive Nitrosaminbestimmungen im eingesetzten KSS sowie in der Luft am Arbeitsplatz durchführen zu müssen. Brisco Systems bietet mit dem FCM-System eine Lösung, um vollautomatisch Kühlschmierstoffe in Zentralanlagen oder Einzelanlagen zu überwachen, zu analysieren und zu regeln. Nebst einer dauerhaften Echtzeitüberwachung des Kühlschmierstoffes an der Maschine vor Ort sind auch zusätzliche optionale Dienstleistungen rund um das Thema Fluid-Management interessante Mehrwertleistungen für den Kunden. Schlussendlich liegt das Interesse eines Produktionsbetriebes nicht darin, sich selber um den Schmierstoff kümmern zu müssen.

FCM-System mit Regelkreis für die automatische Konzentrationsnachregelung

Im Lieferumfang der Brisco-Lösung enthalten sind einerseits das Analysegerät, welches beim entsprechenden Kühlschmierstoff-Tank installiert wird, und ein umfangreiches Analyse-Software-Tool, welches über gängige Webbrowser erreichbar ist. Die benutzerfreundliche Oberfläche erlaubt die effiziente und genaue Analyse der gemessenen Parameter. Das Tool visualisiert die Messdaten, um geeignete Korrekturmassnahmen einzuleiten, indem historische wie auch aktuelle Messdaten jederzeit aufrufbar sind. Zur automatischen Überwachung von Messwertbereichen lassen sich Maximal- und Minimal-Toleranzgrenzen definieren. Das System misst nebst den wichtigsten Parametern wie pH-Wert, Konzentration, elektrische Leitfähigkeit und Temperatur auch den Nitritwert und lässt eine Analyse für ein Keimwachstum zu. Über das Analysetool lässt sich ein bevorstehendes Bakterienwachstum frühzeitig erkennen und vorgängig eindämmen. Das FCM-System bietet einen kompletten Regelkreis für die automatische Konzentrationsnachregelung und für den Füllstandsausgleich. Das System regelt automatisch den Konzentrationsgehalt aus, indem entweder niederwertigere oder höherwertigere Konzentration nachgeführt wird. Damit wird der Kunde mit der Nachkonzentrierung völlig entlastet.

Viel Engineering-Know-how ist über längere Zeit in die Messgenauigkeit und Stabilität der Sensoren eingeflossen. Durch ein aufwendig eingebautes, automatisches Reinigungssystem kann das System bis zu 12 Monaten Laufzeit ohne Wartung der Sonden einwandfreie Messwerte liefern. Der Kunde erhält automatisch eine Information, sobald eine Wartung nötig ist. Werkseitig sind die Sonden kalibriert, so dass keine Justierungen beim Kunden notwendig sind. Das System beinhaltet eine Überwachungsfunktion, um Drifts der Sensoren frühzeitig zu erkennen. Grundsätzlich ist das Modell so aufgebaut, dass sich der Kunde nicht um den Betrieb des Systems kümmern muss. Den störungsfreien Betrieb übernehmen Partnerfirmen und die Servicestellen der Firma Brisco Systems. Der Anwendungsbereich umfasst jegliche Art von wassermischbaren Kühlschmierstoffen auf Synthese- oder Mineralölbasis. SMM

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