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SAG - Längs- und Querschneideanlagen für Coils

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 von Gefran realisierte System (Fahrprofil und Bewegungssteuerung) ist vollständig in die  Antriebe der Serie ADV200 integriert, die sowohl für Asynchronmotoren als auch für Synchronmotoren eingesetzt werden können.

Daher sind keine externen Baugruppen für die Bewegungssteuerung erforderlich. Die Frequenzumrichter ADV200 zeichnen sich durch einen optimal anpassbaren und schnellen Drehzahl- und Stromregler aus und eignen sich daher für den Einsatz in hochdynamischen Anwendungen.

Durch die in den Antrieb integrierte Bewegungssteuerung/Fahrprofil verringert sich überdies die Komplexität des Systems und somit reduzieren sich aufgrund der nicht benötigten Signalübertragung sowohl Verzögerungen als auch Störungen, die für solche Anwendungen typisch sind, bei denen der Bewegungsregler (Motioncontroller) von den Mehrachsensystemen getrennt ist. Diese spezielle Applikationssoftware und Makros sind für die verschiedensten Anlagenabschnitte (Wickler, Abwickler, fliegende Schere, Presse, Hydraulik uvm.) bereits als Standardanwendungen in den Frequenzumrichtern ADV200 verfügbar.

Jedoch können die Kunden mit der Entwicklungsumgebung Motion Drive Programmable Logic controller (MDPlc) mit Hilfe einer grafischen Benutzeroberfläche nach IEC 61131-3 auch eigene kundenspezifische Anwendungen erstellen und in den Umrichter laden.

Für einen präzisen Schnitt muss sich der Schlitten nicht nur an der richtigen Stelle befinden, sondern auch eine perfekt synchronisierte Geschwindigkeit haben. Eine eventuelle Geschwindigkeitsdifferenz führt zu einem ungenauen Schnitt und auch zu Dehnungen, Stauchungen  oder Materialbeschädigung: Die Applikationssoftware der fliegenden Schere wurde eigens dafür konzipiert, die Position des Schlittens und des zu schneidenden Profils zu überwachen und auszuregeln.

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.