Längsteilanlagen
– Mehr als nur einfaches Spalten von Bändern
Längsteilanlagen, oder auch Spaltanlagen genannt, sind
eine wichtige Art von Maschinen für die gesamte Industrie. In der Regel werden
die Längsteilanlagen bei Zulieferen (z.B. Service Center) betrieben. Von dort
aus werden Spaltbänder z.B. an die Automobilindustrie geliefert, um auf
Pressenstraßen oder in Umformmaschinen zu Produkten wie Stanzartikeln oder
Felgen verarbeitet zu werden.
Längsteilanlagen gibt es in der Metallindustrie,
Kunststofffolienindustrie oder auch Papierindustrie. In dieser Abhandlung
werden Spaltanlagen für die Metallindustrie betrachtet. Spaltanlagen finden bei
Metallen aus Stahl, Aluminium und anderen NE-Metallen Anwendung.
Die Längsteilanlagen gehören in den Bereich der
Fertigungstechnik, genauer gesagt zu dem Fertigungsverfahren „Material
trennend“. Aus einem breiten Metallbund, auch Coil genannt, werden Streifen,
sogenannte Ringe, geschnitten. Das Schneiden erfolgt durch Kreismesserscheren.
Der
klassische Aufbau und Funktion von Spaltanlagen
Die Grundanordnung einer Längsteilanlage ist ein
horizontaler Materialfluss, entweder von rechts nach links oder von links nach
rechts. Die Angabe bezieht sich auf die Position von der Bedienungsseite aus.
Die Bedienungsseite mit den Bedienpulten ist vom Bediener frei zugänglich. Die
der Bedienungsseite gegenüberliegende Seite wird als Antriebsseite bezeichnet.
Diese Seite ist bei Beachtung der heutigen Sicherheitsregeln im Normal- und
Automatikbetrieb der Spaltanlage nicht zugänglich.
Der Aufbau einer Längsteilanlage besteht aus vielen Einzelmaschinen,
welche mit Tischen und Rollgängen miteinander verbunden sind.
Den Anfang macht ein Bund- oder Coillager. Dieses kann
als Rampe oder als Karussell ausgeführt werden. Das Eingangs-Coillager wird
mittels Kran oder auch selbstfahrenden Fahrzeugen bestückt. Bundlager können
mit oder ohne Bodenrollen ausgeführt werden.
Vom Coillager aus wird das vom Bindeband befreite Coil
durch einen Bundhubwagen auf den Abhaspel mit Andrückrolle und
Bundaufbiegevorrichtung transportiert. Das Coilauge (Innendurchmesser des
Coils) wird zum Haspeldorn ausgerichtet. Dabei ist es wichtig, dass das
Coilauge vom Durchmesser her zum Haspeldorn passt. Mittels Aufsatzbacken wird
der Haspeldorn auf das Coilauge adaptiert. Es gibt auch Abwickeldorne mit großem
Spreizbereich. Diese Dorne können ohne Aufsatzsegmente arbeiten.
Nach dem Ausrichten und Spannen des Coils am Ringauge
wird das Band durch Drehung des Haspeldorns abgewickelt und über einen Teleskoptisch
in den Bandeinzugstreiber und die Vorrichtmaschine transportiert. Eine
Bandmittenregelung positioniert durch Verschiebung des Abwickelhaspels die Mitte
des Bandes auf die Mitte der Anlage. In einigen Fällen wird das Band nicht auf
Mitte Anlage gefahren sondern eine Bandkante wird auf eine definierte Seite der
Anlage positioniert. Die Grundfunktionen der Spaltanlage werden dadurch aber
nicht beeinflusst.
Nach der Vorrichtmaschine ist in der Regel eine Schopfschere
im Einsatz. Die Schopfschere führt einen geraden Anfangsschnitt durch. Über
eine Schrottweiche am Überleittisch wird die abgeschnittene Blechtafel in eine
herausfahrbare Schrottbox befördert. Es können natürlich auch mehrere in der
Länge definierte Schrotttafeln geschnitten und in die Schrottbox befördert
werden. Wenn der Spaltprozess starten soll, muss das breite Band über den
Überleittisch weitergefördert werden.
Bevor die Spaltschere erreicht wird, wird das breite Band
über seitlich angestellte Rollen zentriert. Danach beruhigt ein Beruhigungstreiber
das Band. Ein vor der Spaltschere angeordnetes Messrad überwacht die
Geschwindigkeit des Bandes.
Danach fährt das breite Band in die Spalt- oder Längsteilschere
ein. Die Wellen der Schere sind mit Messern, Ringen und Distanzen aufgebaut und
der Messersatz ist axial gespannt (hydraulisch oder mechanisch). Die
Möglichkeiten des Messerwechsels sind vielseitig. Es gibt den manuellen Aufbau,
den CNC-Aufbau, die Messerwechselvorrichtung mit einem Messerdrehkreuz oder den
Messerbauroboter.
Im Besäumbetrieb sind die beiden äußeren Streifen Schrott.
Dieser Schrott wird nach unten abgeführt und kann mit einem Saumstreifenwickler
aufgewickelt oder von einem Saumstreifenschneider zerkleinert werden. In beiden
Fällen landet der Saumschrott gewickelt oder zerkleinert in Containern.
Die inneren Streifen, die nicht zu den beiden
Schrottstreifen gehören, werden auf einem Überleittisch zu einer
Gratabwalzrolle, einem Treiber und / oder zu einer Bandendenpresse
weitergefördert.
Danach werden die Streifen von einer verfahrbaren
Bremseinheit abgeholt, d.h. die Streifenanfänge werden geklemmt und in Richtung
Aufwickelhaspel gefahren. Die Alternative sind klappbare Tische, die die
Schlingengrube abdecken, damit die Streifen in Richtung Bremseinheit
vorangetrieben werden können. Sind die Streifen in der Bremseinheit geklemmt,
muss die Schlingengrube freigegeben werden. Im Fall von Tischen werden die
Tische abgeklappt.
Danach ist der horizontale Verlauf der Streifen erst
einmal vorbei. Über einen Rollenkorb im Einlauf der Schlingengrube und einem
Rollenkorb im Auslauf werden die Steifen in eine definierte Schlinge in die
Grube gefahren. Dies ist notwendig, um die verschiedenen Längen der Streifen
nach dem Spalten und Aufwickeln zu kompensieren. Dieser Effekt resultiert aus
der nicht konstanten Dicke eines Bandes in Querrichtung.
Im Bremswagen oder Bremsgerüst ist der horizontale
Verlauf der Streifen wieder sichergestellt. Dort werden sie durch einen Treiber
gleichmäßig vorangetrieben, bis sie am Ende Bremswagen / -gerüst verlassen. Um
eine gleichmäßige Position jedes einzelnen Streifens sicherzustellen, ist in
der Regel am Ende des Bremswagens / -gerüstes eine zusätzliche Schopfschere
installiert.
Eine weitere wichtige Einrichtung nach der Schlingengrube
sind die Separierwellen. Die Anzahl variiert. Die erste Separierung befindet
sich im Normalfall an der Unterseite des Rollenkorbes am Ende der
Schlingengrube. Ein bis zwei weitere Separierwellen sind im Bremswagen /
-gerüst verbaut. Am Aufwickelhaspel ist es in vielen Fällen sinnvoll, eine
weitere Separierung vorzusehen. Die Separierung sorgt neben der Streifenführung
dafür, dass die Streifen zueinander einen Abstand haben.
Sind alle Streifen geschopft und sauber separiert, hebt
eine Streifenklemmvorrichtung alle Streifen auf die richtige Höhe, um diese
durch Vorfahren des Bremswagens / -gerüstes in den Klemmschlitz des
Aufwickelhaspels zu stoßen. Der Klemmschlitz des Aufwickeldornes schließt und der
Dorn spreizt auf den Ringinnendurchmesser. Der geforderte Ringinnendurchmesser
kann durch Aufsatzbacken adaptiert werden.
Nach dem Anwickeln des Aufwickelhaspels ist es wichtig,
dass im Bremswagen / -gerüst neben der Klemmung ein Bandzug zum Aufwickelhaspel
aufgebaut wird. Dieser Bandzug kann durch eine Filzpresse, durch Bremsrollen,
durch Rollenbridles oder durch Bandbremsgerüste erzeugt werden. Auch der
Einsatz einer S-Rolle oder eine Deflektorrolle am Ende des Bremswagens ist
üblich. Die Umschlingung der Streifen an den letzten Rollen unterstützt die
stabile Streifenführung.
Der Aufwickelhaspel wickelt mit dem Haspeldorn alle
Streifen gleichzeitig auf, bis der gewünschte oder maximal zulässige
Coilaußendurchmesser erreicht ist. Ist das geschehen, stoppt die Anlage. Eine
Andrückrolle, welche am Aufwickler montiert ist, wird an die Ringe angelegt, um
ein Öffnen der Ringe zu vermeiden. Es wird ein letzter Schopfschnitt
durchgeführt, bevor die Streifen komplett aufgewickelt werden.
Je nach Breite des Ausgangsmaterials und dem Coilgewicht
muss der Aufwickelhaspel auf der Bedienungsseite mit einem Dornstützlager
ausgerüstet werden. Zum Be- oder Entladen des Haspeldornes wird das
Dornstützlager je nach Bauweise abgeschwenkt, verfahren oder versenkt. Das gilt
natürlich auch für den Abwickelhaspel.
Nach Beendigung des Aufwickelvorganges gibt es
verschiedene Möglichkeiten den Prozess fortzuführen:
1. Der
Aufwickelhaspel wird als manueller Abbindeplatz für die Umfangsumreifung jedes
einzelnen Ringes benutzt. Danach übernimmt ein Bundhubwagen mit Stützarmen die
Ringe vom entspreizten Haspeldorn und befördert diese auf ein Drehkreuz
2. Ein Bundhubwagen
mit eigenem Andrückbalken und Klavierfingern übernimmt die nicht umreiften
Ringe vom entspreizten Haspeldorn und befördert die Ringe auf ein Drehkreuz,
auch ausgerüstet mit Andrückarm und Klavierfingern, zur manuellen oder auch
automatischen Außenumreifung
Vom Drehkreuz aus können die Ringe über einen Kippstuhl
in eine Verpackungsanlage befördert werden oder sie werden mit Hilfe eines Krans
vom Drehkreuz abgenommen.
Für die Funktion einer Längsteilanlage sind Pneumatik, Hydraulik,
Elektrik und Steuerung weitere unerlässliche Komponenten.
Leistung von
Spaltanlagen
Längsteilanlagen gibt es außer für verschiedene
Materialien für Dickenbereiche von unter 0,1 mm bis zu Bereichen von einem
Zoll. Die meisten Anlagen haben einen Dickenbereich von 0,3 bis 4 mm. In der
Breite liegen die gängigen Anlagen bei 950 bis 1750 mm. Verfügbar sind
allerdings Anlagen von 450 bis 2800 mm.
Die Geschwindigkeitsbereiche hängen stark von der
Materialdicke ab. Anlagen von 0,3 bis 4 mm sind in der Regel zweistufig
ausgeführt. Im dickeren Bereich liegt die Bandgeschwindigkeit bei 150 … 200
m/min., im dünneren Bereich bei 300 … 400 m/min. Dickere Bänder werden
langsamer gefahren.
Sonderanwendungen
von Längsteilanlagen
Eine Längsteilanlage kann auch für folgende
Sonderanwendungen genutzt werden, wenn die Ausrüstung der Spaltanlage
entsprechend gewählt wurde:
1. Umwickelanlage,
ein Band wird umgewickelt, um die Innenseite des Bandes als Außenseite zu
erhalten
2. Besäumanlage,
die Spaltschere ist nur mit zwei Messersätzen ausgerüstet und beschneidet das
Band nur an den Rändern um eine gerade Kante und eine definierte Breite zu
erhalten
3. Besäumanlage,
eine reine Besäumschere mit Mittenspalteinrichtung – hier kann ein Coil maximal
in zwei Ringe mit definierter Breite gespalten werden.
4. Inspektionsanlage,
beim Umwickeln wird die Oberseite und / oder die Unterseite des Bandes
inspiziert. Dies kann rein visuell an einem Inspektionsstand mit Hilfe von
einem oder zwei Spiegeln erfolgen oder es werden automatische
Inspektionsanlagen mit Kamera- oder Lasersystemen eingesetzt.
Je nach Ausführung der einzelnen Maschinen innerhalb der
Längsteilanlage kann es natürlich auch zu allen möglichen Kombinationen kommen.
Praktisch ist es möglich, eine Längsteilanlage als Umwickelanlage mit
Besäumeinrichtung und Inspektionsstand auszurüsten.
Auch die Ausrüstung einer Spaltanlage mit einem Scherengerüst
plus einer Besäumschere ist denkbar und wurde auch schon praktisch umgesetzt.
Der Vorteil einer solchen Kombination besteht darin, dass die Anlage im
Besäumbetrieb laufen kann, während das Messergerüst mit einem neuen Messersatz
bestückt wird.
Diese Liste besitzt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Der wachsenden Automatisierung und der Verknüpfung mit anderen Anlagenteilen,
wie zum Beispiel mit einer Verpackungsanlage, sind kaum Grenzen gesetzt.
Wie kann
eine Automatisierung von Spaltanlagen aussehen?
Der mögliche Grad der Automatisierung ist wie in vielen
anderen Bereichen auch eine Frage der Investition. Spaltanlagen können mit
Coilvorbereitungsstationen und Verpackungsanlagen automatisch verkettet werden.
Für die Zufuhr der Coils und die Entnahme der Ringe sind dann keine manuellen
Eingriffe mehr notwendig.
Der Bediener übernimmt dann hauptsächlich
Kontrollaufgaben und Arbeiten wie Einstellen und Rüsten. Das eingesetzte
Personal muss sehr qualifiziert sein.
Typische Automatisierungsmerkmale bei Spaltanlagen sind:
·
Coilvorbereitungsstation mit und ohne automatische Bindebandentfernung
·
Automatische Breiten- und Dickenmessung
·
Automatischer Messerwechsel in Gerüstbauweise oder
nur Wechsel der Messersätze über eine Schiebevorrichtung und ein
Messerdrehkreuz
·
Messerbauroboter oder CNC-Scheren
·
Automatische Einstellung der Separierungen
·
Automatische Einöl- und Entöl- oder Bürstmaschinen
·
Automatische Oberflächen-Inspektionsgeräte
·
Prozessoptimierung durch bessere Einteilung der
Sicherheitszonen
Diese Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Werkzeuge und Betriebsmittel für
Spaltanlagen
Bei Längsteilanlagen sind mit dem Begriff Werkzeuge
hauptsächlich die Messer bzw. Messersätze gemeint. Zum einen werden Messersätze
(Rundmesser mit Gummiringen und Distanzhülsen) für die Spaltschere benötigt,
zum anderen sind Langmesser für die Schopfscheren notwendig.
Dazu kommen Betriebsmittel wie Filze für die
Plattenbremsen, Bürsten und Öle.
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