SAG – Längs- und Querschneideanlagen für Coils
SAG verwendet Walzprofiliermaschinen mit fliegender Schere
Einführung
Die Produktionsgeschwindigkeit wirft verschiedene Konstruktionsprobleme in Bezug auf Mechanik und Bewegungskontrolle auf
Beim Kaltprofilieren handelt es sich um ein kontinuierliches Biegeverfahren, bei dem ein Metallstreifen – typischerweise aus Stahl oder Aluminium – eine Reihe von hintereinander angeordneten Walzengruppen durchläuft. Jede Gruppe führt einen Teil des Umformprozesses aus, bis das Profil die gewünschte Form hat.
Profiliermaschinen werden zur Herstellung von offenen Profilen wie Omega-, C- und Z-Profilen und ihren Kombinationen sowie von runden, ovalen oder rechteckigen Hohlprofilen eingesetzt. Am Ende der Anlage wird das Profil mit einer fliegenden Schere auf Länge zugeschnitten.
Der Kunde
SAG ist ein in der Provinz Mailand angesiedeltes Unternehmen, das auf die Herstellung von Längs- und Querschneideanlagen für Coils (Rollenschneide- und Ablängmaschinen) sowie von Profiliermaschinen zur Herstellung von geschweißten Rohren, offenen Profilen und Trapezblechen spezialisiert ist.
Das Verfahren
Bei der betreffenden Anlage handelt es sich um eine Profiliermaschine, die zur Verarbeitung von Blechen mit einer Dicke von 0,5 mm bis 3 mm zur Herstellung eines runden (Durchmesser bis 50 mm) oder quadratischen (Seitenlänge 40mm) Hohlprofils verwendet wird.
Das Blech wird hierzu in der Formstation vorgebogen und durchläuft dann das Fin-Pass-Gerüst, wo der Rohrkörper mit nebeneinanderliegenden Bandkanten ausgeformt wird. Die Bandkanten werden anschließend in Längsrichtung verschweißt, so dass ein rundes Rohr entsteht.
In der Kalibrierstation wird der Rohrdurchmesser verringert. Dann durchläuft das Rohr die Türkenköpfe, wo sein Querschnitt verändert wird: Hiermit können Rohre mit quadratischem, rechteckigem, rundem oder ovalem Querschnitt geformt werden.
Abschließend wird das Rohr mit einer fliegenden Schere abgelängt. Die Verwendung einer fliegenden Schere hat den Vorteil, dass das Profil im Durchlaufverfahren geschnitten werden kann.
Das Schneidaggregat ist auf einen Schlitten montiert, der sich parallel zum zu schneidenden Material bewegt (Transportband/Schiene). Der Schlitten befindet sich anfänglich in einer Wartestellung, während das Profil von der Formstation vorwärts geschoben wird.
Dann wird der Schlitten beschleunigt, bis er die Geschwindigkeit des Profils und die richtige Schneidposition erreicht. Wenn der Synchronismus hergestellt ist, bewegt ein Motor eine Kreissäge auf das Rohr zu, die es durchtrennt.
Das Problem
Die maximale Produktionsgeschwindigkeit von 160 m/min bei einer Schnittlänge von 6 m im Dauerbetrieb – gegenüber einer Standardgeschwindigkeit von ca. 100 m/min – bringt verschiedene konstruktive Probleme sowohl mechanischer Natur als auch in Hinblick auf die Bewegungssteuerung mit sich.
Die Problemstellungen in Verbindung mit der Bewegungssteuerung betreffen hauptsächlich den Bearbeitungsvorgang mit fliegender Schere. Die hohen Beschleunigungen und die Anforderung der möglichst genauen und schnellen Synchronisation des Schlittens mit dem Profil erfordern eine hochgradig dynamische Steuerung.
Um die übermäßige Beanspruchung der mechanischen Komponenten und den hiermit verbundenen Verschleiß zu vermeiden, muss die Steuerung möglichst fließende Bewegungen ermöglichen und Drehmomentspitzen oder den schlagartigen Drehmomentanstieg vermeiden.
Die Lösung
Das Geschwindigkeitsprofil des Schlittens wird von einer elektronischen Kurvenscheibe in Abhängigkeit von der Anlagengeschwindigkeit und der Schnittlänge festgelegt. Die positiven und negativen Beschleunigungen können mit einem linearen bis sinusoidalen Profil eingestellt werden, um den besten Kompromiss zwischen der maximalen Drehmomentanforderung an den Motor und der Verschleißbelastung der Maschinenteile zu finden.
Die Inbetriebnahme des Systems ist einfach, da die Konfigurationssoftware GF-eXpress die Parametrierung sowohl der Motorparameter als auch der Applikationsparameter der Anwendung gestattet.
Mit dem in das Inbetriebnahmetool integrierten digitalen Oszilloskop mit einer Abtastrate von 1 ms ist außerdem die Laufzeitüberwachung der Umrichterparameter und der Anwendung möglich.