Querteilanlagen
– Mehr als rechtwinkeliges Abschneiden von Tafeln
Querteilanlagen, oder auch Tafelanlagen genannt, sind
eine wichtige Art von Maschinen für die gesamte Industrie. In der Regel werden
die Querteilanlagen bei Zulieferern (z.B. Service Center) betrieben. Von dort
aus werden Platinen und Blechtafeln z.B. an die Automobilindustrie geliefert,
um auf Pressenstraßen oder in Umformmaschinen zu Produkten wie Tiefziehartikeln
oder Karosserieteilen verarbeitet zu werden.
Querteilanlagen gibt es unter anderem in der
Metallindustrie oder auch Papierindustrie. In dieser Abhandlung werden Tafelanlagen
für die Metallindustrie betrachtet. Tafelanlagen finden bei Metallen aus Stahl,
Aluminium und anderen NE-Metallen Anwendung.
Die Querteilanlagen gehören in den Bereich der
Fertigungstechnik, genauer gesagt zu dem Fertigungsverfahren „Material
trennend“. Aus einem breiten Metallbund, auch Coil genannt, werden Platinen in
Rechteck-, Trapez oder auch Kurvenform geschnitten. Das Schneiden erfolgt durch
Querteil-Prozessscheren.
Klassischer
Aufbau und Funktion von Tafelanlagen
Die Grundanordnung einer Querteilanlage 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 Tafelanlage nicht zugänglich.
Der Aufbau einer Querteilanlage besteht aus vielen
Einzelmaschinen, welche mit Tischen, Rollgängen und Transportbändern
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.
Je nach Breite des Ausgangsmaterials und des Coilgewichtes
muss der Abwickelhaspel auf der Bedienungsseite mit einem Dornstützlager
ausgerüstet werden. Zum Be- oder Entladen des Haspeldornes wird das
Dornstützlager je nach Bauweise abgeschwenkt, verfahren oder versenkt.
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.
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 Richtprozess starten soll, muss das breite Band über den
Überleittisch weitergefördert werden.
Je nach Bedarf wird vor dem Richten (Begradigen) des
Materials in der Richtmaschine eine Besäumschere eingesetzt. Im Besäumbetrieb
werden die beiden Kanten des Bandmaterials abgeschnitten. Diese äußeren
Streifen sind Schrott. Dieser 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.
Nach der Kantenbegradigung in der Besäumschere wird das
Bandmaterial über einen Rollentisch der Richtmaschine zugeführt. Die
Richtmaschine wird eingesetzt, um Bänder, die vom Coil abgewickelt werden, in
Quer- und Längsrichtung zu richten (glätten). Die Richtmaschine besteht aus den
oberen und den unteren Rollen. Die oberen Rollen können gemeinsam hochgefahren
und gekippt werden, um das Einführen des Bandanfanges möglich zu machen. Beim
Richten taucht dann der obere Rollensatz in die Zwischenräume des unteren
Rollensatzes ein, im Eingang ist das Eintauchen größer und nimmt zum Ausgang der
Richtmaschine soweit ab, dass die beiden letzten Rollen das Band nur noch
berühren. Es findet am Ausgang kein Eintauchen mehr statt.
Das in Längs- und Querrichtung ebene Band wird nach der
Richtmaschine in Richtung Querteilschere befördert. Vor der Querteilschere ist
ein hochpräzises Messrad vor einem Treiber angeordnet. Das Messrad erfasst die
exakte Länge des durchgelaufenen Bandes und steuert damit die Querteilschere.
Der zwischen Messrad und Querteilschere angeordnete Treiber hat zum einen die
Funktion das Band von der Richtmaschine an stramm zu halten und zum anderen die
von der Querteilschere kommenden Stöße und Vibrationen vom Messrad fern zu
halten. Nebenbei wird noch die Geschwindigkeit des Bandes erfasst.
Bevor der Schneidprozess der Platinen erfolgen kann, muss
die Querteilschere einen Referenzschnitt durchführen. Die abgeschnittene
Referenztafel wird über eine Schrottweiche in eine Box hinter der
Querteilschere befördert. Nach dem einen oder auch mehreren Referenzschnitten
erfolgt die Produktion der Platinen.
Die Bauweisen der Querteilscheren sind vielseitig. Im
Dünnbandbereich finden häufig sogenannte Trommelscheren Einsatz, im
Dickenbereich von 0,3 bis 6 mm finden rotierende Scheren ihren optimalen
Einsatzbereich und im Dickbandbereich hat sich in der Vergangenheit die
fliegende Schlittenschere durchgesetzt. Aber die rotierende Exzenterschere kann
zumindest den Bereich bis 16 mm Materialdicke bedienen. Die Krönung der
Quersteilscheren stellt die schwenkbare Exzenterschere dar. Mit ihr können
Trapezschnitte und sogar Kurvenschnitte ausgeführt werden. Die beiden
Messerbalken einer Querteilschere sind je mit einem Langmesser ausgerüstet.
Einfache Querteilanlagen sind mit Start-Stopp Scheren
ausgerüstet. Das bedeutet, dass das zu schneidende Band für jeden Schnitt
angehalten werden muss. Das Start-Stopp Prinzip ist vor allen Dingen aus der
Pressenzuführung bekannt.
Nun kommen wir zurück zu den Querteilanlagen. Eine
geschnittene Platine verlässt die Schere und wird über segmentierte
Transportbänder in Richtung Stapelanlage gefördert. Die Transportbänder müssen
segmentiert sein, um die Platinen nach dem Schnitt zu beschleunigen, um somit
von Platine zu Platine einen Abstand zu erzeugen. Dieser Abstand ist notwendig,
um die Platinen im Stapler über der Stapelbox einzeln abzuwerfen.
Da die Platinen mit einer hohen Geschwindigkeit am
Stapler ankommen, müssen sie für den Abwurf idealerweise so weit wie möglich
abgebremst werden, damit die Bewegungsenergie der Platine am Anschlag nicht zu
Verformungen an der Platinenkante führt. Hintere, vordere und seitliche
Anschläge sorgen für einen präzisen Aufbau des Platinenstapels. Mit wachsendem
Stapel wird dieser mittels Stapelhubtischen kontinuierlich abgesenkt, bis die
Anzahl der Platinen oder die maximale Stapelhöhe erreicht ist.
Die Vielfältigkeit der Stapler ist groß. Vom
Gleitstapler, Klappenstapler, Ablegestapler, Magnetbandstapler, Vakuumstapler,
Saugbandstapler, Bürstenstapler, Luftkissenstapler, Segmentbandstapler und
Hybridstapler ist das Angebot sehr groß. Eine Sondermaschine ist der
aerostatische Stapler. Dünne Tafeln mit hoher Geschwindigkeit werden häufig
mittels eines Schindelstaplers abgelegt und erst in der Stapelbox fluchtend
übereinander ausgerichtet. Der Einsatz hängt vom Material der Platinen, der
Form und der Geschwindigkeit ab. Dies ist aber ein Thema für sich. Eine weitere
Variante der Stapler ist die Anzahl der Stapelboxen. Diese kann in den
Standards zwischen einer und vier Boxen variieren. Die Stapelboxen können in
der Regel auch steuerungstechnisch zusammengeschaltet werden, um Platinenlängen
die größer sind als eine Stapelbox lang ist produzieren zu können.
Unter dem Stapler werden die Platinen von einem
Stapelhubtisch übernommen. Auf diesem Tisch kann das Stapeln mit oder ohne
Palette erfolgen. Die Stapeltische können einzeln oder bei langen Formaten
gekoppelt seitlich aus dem Stapler herausgefahren werden. Die Stapeltische
übergeben die gestapelten Platinen an segmentierte Rollgänge und Kettenförderer.
Dort werden die Pakete manuell verpackt oder in eine Verpackungsanlage
gefördert.
Die Verpackung kann je nach Verpackungsschlüssel des
Endkunden aus folgenden Komponenten bestehen: Palette, Folie und / oder Papier,
Kantenschutz, Innenumreifungen, Außenumreifungen, Verschlüsse und
Verschlussschutz, Metallabdeckungen, Schrumpf- oder Stretchfolie.
Für die Funktion einer Querteilanlage sind Pneumatik, Hydraulik,
Elektrik und Steuerung weitere unerlässliche Komponenten.
Leistung von
Tafelanlagen
Querteilanlagen 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 Material,
Oberflächenqualität und Materialdicke ab. Anlagen von 0,3 bis 4 mm erreichen in
Abhängigkeit von der Platinenlänge bis zu 120 m/min., im dünneren Bereich speziell
bei Schindelstapelung und synchronnahen Längen können auch 400 m/min. und mehr erreicht
werden. Dickere Bänder werden langsamer gefahren.
Wie kann
eine Automatisierung von Querteilanlagen aussehen?
Der mögliche Grad der Automatisierung ist wie in vielen
anderen Bereichen auch eine Frage der Investition. Tafelanlagen können mit
Coilvorbereitungsstationen und Verpackungsanlagen automatisch verkettet werden.
Für die Zufuhr der Coils und die Entnahme der Pakete 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 Tafelanlagen sind:
·
Coilvorbereitungsstation mit und ohne automatische Bindebandentfernung
·
Automatische Breiten- und Dickenmessung
·
Automatische Vermessung der Platinen auf
Maßhaltigkeit und Form
·
Automatischer Messerwechsel der Querteilscheren
·
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
Tafelanlagen
Bei Querteilanlagen sind mit dem Begriff Werkzeuge
hauptsächlich die Langmesser der Querteilscheren und Schopfscheren gemeint.
Dazu kommen Betriebsmittel wie je nach Ausrüstung Bürsten
und Öle.
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