Automatisierung

Servoantriebe machen Querteilanlage für Bleche flexibler

03.09.2010 | Autor / Redakteur: BErnd Dietz / Monika Zwettler

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Bild 1: Die Querteilanlage wurde individuell konzipiert und auf hohe Produktivität und Flexibilität im Stahl-Servicecenter zugeschnitten. Bild: Siemens

Besser abschneiden – das war im buchstäblichen wie im übertragenen Sinn Ziel der Entwicklung einer automatischen Querteilanlage für Bleche. Die Exzenterschere wird von zwei Servomotoren angetrieben, wodurch der Bewegungsablauf des Messerbalkens sehr variabel gestaltet werden kann.

Wer Maschinenbau von der Stange kauft, muss nehmen, was dieser bietet, und auch mit Funktionalität von der Stange auskommen. Die Hagener Feinblech Service GmbH (HFS) wollte mehr und hat sich deshalb für die Entwicklung einer individuell, aus Komponenten verschiedener Hersteller zusammengestellten und exakt auf die eigenen Bedürfnisse zugeschnittenen Querteilanlage entschieden – und diese gemeinsam zur Produktionsreife gebracht.

Das mittelständische, werksunabhängige Stahl-Servicecenter HFS versorgt europaweit führende Unternehmen, unter anderem aus der Automobil-, Elektro- und Bauindustrie, der Lager- und Betriebstechnik und dem Maschinenbau, mit maßgenau zugeschnittenen Feinblechen in unterschiedlichsten Qualitäten und Formaten. Wenn es für den weiteren Prozess sinnvoll ist, werden die Bleche auch in verschnittminimierender Dreieck-, Rauten- oder Trapezform angefertigt. Bleche werden in kleinen bis mittleren Losgrößen in fast jeder gewünschten Stahlgüte maßgenau und planeben just in time bereitgestellt.

Automobilindustrie fordert mehr hochfeste Blechqualitäten

Um diese Vielfalt und Flexibilität für die Kunden nachhaltig zu festigen, investiert das Unternehmen regelmäßig in seinen Maschinenpark. So zuletzt im Jahr 2007, als man sich vornahm, künftig auch hoch- und höherfeste Blechqualitäten verarbeiten zu können, wie sie vor allem die Automobilindustrie zunehmend fordert. Ziel war es, die Produktion dafür technisch auf einen zukunftsfähigen, prozesssicheren Stand zu bringen und dabei auch wirtschaftlich gut abzuschneiden.

Unterschiedlich breite, lange und dicke Bleche im ständigen Wechsel präzise und mit höchster Wiederholgenauigkeit zu schneiden, erfordert vor allem eine flexible und schnelle Schere. Diese sollte, so die Überlegungen, über eine im Durchlauf arbeitende Hochleistungs-Richtmaschine mit entsprechend dynamischem Vorschubtreiber vom Coil mit Blech versorgt werden. Auf der anderen Seite sollten die fertig geschnittenen Platinen schnell und sauber gestapelt, versandfertig gemacht und zügig entsorgt werden, damit es keine Engpässe gibt. Das alles im Idealfall automatisch, mit einer Formatumstellung auf Knopfdruck.

Mehrere mittelständische Unternehmen aus der Region um Hagen haben gemeinsam mit den Feinblechspezialisten die neue Anlage entwickelt – einzige Ausreißer waren die schwäbische Huttenlocher & Schäfer GmbH (HSK), deren Scherentechnik man schon seit Jahren schätzt, und die Steuerungs- und Antriebstechnik von Siemens.

Die Durchlaufgeschwindigkeit wird von einer Hochleistungs-Richtmaschine bestimmt, die als Master und Schrittmacher der Linie fungiert. Für eine hohe Ausbringung ist darüber hinaus entscheidend, wie schnell das Blech präzise unter dem Messerbalken der Schere positioniert, angehalten, geschnitten und danach abtransportiert werden kann.

Das wiederum hängt von der jeweiligen Tafellänge ab, die auf Wunsch des Auftraggebers in einem weiten Bereich von 150 bis 9000 mm liegen sollte, bei Breiten von 400 bis 2050 mm und Bleckdicken von 0,3 bis 4 mm. Das Pflichtenheft schrieb dabei Längentoleranzen von wenigen Zehntelmillimetern sowie eine Rechtwinkligkeit von unter 0,5 mm bei voller Schnittbreite vor.

Servoprinzip aus dem Pressenbau „entlehnt“

Zur Erreichung der geforderten Flexibilität der Querteilanlage erschien der Antrieb über präzise regelbare Servomotoren vielversprechend, weshalb sich der Scherenbauer in enger Abstimmung mit den beteiligten Unternehmen an die Entwicklung einer neuen Exzenterscheren-Generation mit entsprechenden Antrieben gemacht hat.

Das Servoprinzip hat sich im technisch vergleichbaren Pressenbau etabliert und schien auch für diese Anwendung prädestiniert. Entscheidender Vorteil des Servoantriebs: Damit lassen sich der Bewegungsablauf des Messerbalkens über die Drehzahl der Exzenterwelle variabel gestalten und das Verhältnis von Eingriffs- und Transferzeit individuell auf das zu schneidende Produkt abstimmen.

Hohe Stückzahlen, aber auch lange Bleche lassen sich rationell fertigen

Dadurch sind einerseits bei entsprechend kurzen Blechabschnitten hohe Stückzahlen im Dauerlauf möglich, während andererseits bis zu 9000 mm lange Bleche wirtschaftlich gefertigt werden können – durch stufenlos variable Anpassung der Antriebsdrehzahl, sprich hohe Drehzahlen im eigentlichen Eingriffsbereich und niedrigere Drehzahlen für den Rest der Hubbewegung. Zusätzlichen Spielraum für größeren Vorschub, also längere Bleche, schafft dabei ein großer Messerhubweg.