Wie auf der Harley

Technik

Not macht erfinderisch. Und wenn die Not nicht groß ist, müssen auch die Erfindungen nicht groß sein. Und groß ist der ›Coilhänder‹, verglichen mit üblichen Anlagen in der Blechbearbeitung, wirklich nicht. Groß ist jedoch seine Wirkung.

15. Februar 2011
Dauermagnete und Spreizbolzen halten gemeinsam den Spaltring, der nicht auseinanderfallen kann.
Bild 1: Wie auf der Harley (Dauermagnete und Spreizbolzen halten gemeinsam den Spaltring, der nicht auseinanderfallen kann. )

Wie so oft, wenn ein individuelles Problem zu lösen ist, wird daraus eine generelle Lösung, so geschah es auch dem Coilhänder: Franz Karthaus ist ein ›Alter Hase‹ in der Welt der kalt gewalzten Bleche. In seinem früheren Leben als Angestellter eines Kaltwalzunternehmens war er, eigentlich Leiter der Instandhaltung, ›Mädchen für alles‹: »Ich hatte dafür zu sorgen, dass sich alle Räder drehten und das immer besser.« Unter anderem war Franz Karthaus auch zuständig für Modernisierung und Prozessverbesserung. Dort gefiel ihm überhaupt nicht, wie die Spaltringe hinter der vollautomatischen Längsteilanlage bis zur Verpackung gehandhabt wurden: Üblicherweise werden die Spaltringe – die Bandenden sind mit Klebestreifen fixiert – nach dem Aufhaspeln auf ein Drehkreuz geschoben. So weit, so gut. Noch! Dann gibt es drei Möglichkeiten:

- Wenn die Ringe nicht mehr als 100 kg wiegen, können sie per Hand vereinzelt und eingebunden werden. Anschließend werden sie waagrecht gekippt und auf eine Palette gepackt. Selbst mit technischen Hilfsmitteln wie Elektromagneten oder Vakuumgeräten ist diese Methode zeitaufwändig und mühsam – und damit teuer. Auch für die betroffenen Arbeiter ist diese Arbeit alles andere als angenehm. Sie ist nicht nur anstrengend, sondern auch gefährlich.

- Schwerere Bunde können mit Wanderkran und C-Haken auf einen Kippstuhl transportiert werden, der den Bund waagrecht kippt, so dass die Ringe von oben mit geeigneten Hilfsmitteln abgenommen und verpackt werden können. Bei dieser Methode kommt es oft vor dass sich die Innenwindung löst und sich der Ring wie eine Luftschlange auflöst.

- Die dritte Möglichkeit ist eine vollautomatische Bindelinie – in der Theorie eine bestechende, wenn auch nicht ganz billige Methode, in der Praxis jedoch oft mit mehr Nach- als Vorteilen verbunden: Weil das Wickelergebnis schmaler Ringe oft Mängel aufweist, wie lose Windungen, Qualitätsmängel am Bandanfang und herabfallende Bandenden, ist die Automatik überfordert. Es kommt zu Störungen und Stillständen der gesamten Anlage. Doch so eine Anlage muss laufen, sonst verursacht sie mehr Kosten als Nutzen.

Eine kleine Maschine rettet ein ganzes Unternehmen

Und genau da lag das Problem von Franz Karthaus’ früherem Arbeitgeber: Das händische Handling der Spaltringe ›verstopfte‹ die Längsteilanlage. »Das wollte ich mir nicht mehr länger ansehen. Wir sind schon vor 40 Jahren auf den Mond gefahren, und da arbeiten wir noch wie im alten Germanien.« Franz Karthaus sann auf Abhilfe – und wurde fündig: eine Handhabungshilfe, die das Gewicht der Ringe trug, die Entladung beschleunigte und auf diese Weise sowohl Arbeiter wie die Spaltanlage entlastete – der ›Coilhänder‹. Die Spaltanlage würde im Wortsinne am laufenden Band in ein kleines Pufferlager (für zwei Spaltringe) produzieren; entnommen und verpackt würden die Spaltringe unmittelbar dahinter. Der Bediener müsste nur noch einen breiten Lenker und sechs Schalter bedienen. »Man ist in das Gerät eingebunden wie in ein Motorrad. Deshalb habe ich mir für die erste Ausführung einen Ersatzteillenker für die Harley Davidson kommen lassen – samt Schaltern. Der Einkauf hat natürlich kritisch geprüft, ob ich noch ganz bei Trost sei. Man hat aber nichts gefunden. Leider konnten die Original-Schalter nicht alle Funktionen erfüllen. Deshalb müssen wir für die Serie eine konventionelle Rohrkonstruktion verwenden. Aber das Feeling bleibt.«

Zunächst aber musste die Geschäftsführung vom Nutzen der Investition überzeugt werden (der Coilhänder würde ja immer nur minutenweise arbeiten), was nach monatelangen Diskussionen – Motto: »Der stete Tropfen …« – auch gelang.

Wie wirksam der Coilhänder eine ansonsten automatische Anlage entlastet, merkte man in jenem Unternehmen sehr schnell: »Von Stund’ an lief die Bandanlage rund um die Uhr, Tag und Nacht. Erst mit dem Coilhänder fuhr sie Gewinn ein«; Franz Karthaus reibt sich heute noch die Hände: »In der Krise war das die einzige Anlage, die ständig lief. Und wir machten dort 400 Ringe pro Schicht. Das war der erste Erfolg mit der Maschine. Der zweite Erfolg war der, dass jetzt die kleinere Spaltanlage alle schmalen Bänder erzeugen konnte und so die große Anlage entlastete, die nun mit ihrer eigentlichen Bestimmung, dem Erzeugen großer Coils, die Tonnage machen konnte als die Konjunktur wieder anzog. Das Unternehmen schrieb insgesamt wieder schwarze Zahlen. Dieses Detail – der Coilhänder – hatte das ganze Unternehmen aus den roten Zahlen geführt.«

Ein Partner, ein guter Partner …

Im Herbst 2010 machte sich Franz Karthaus mit einem Patent in der Tasche selbständig und entwickelte ihn zur Serienreife weiter. Gleichzeitig suchte er nach einem im Markt etablierten Hersteller und Vertriebspartner und fand ihn per Internet in der HPL – Neugnadenfelder Maschinenfabrik. Dieses 1980 gegründete, über 110 Mitarbeiter starke Unternehmen ist auf Konstruktion und Bau von Maschinen und Anlagen für die Be- und Verarbeitung von Bändern aus Stahl, Edelstahl, beschichteten Metallen, NE-Metallen und Sonderwerkstoffen spezialisiert. Einen weiteren Schwerpunkt bilden Umbauten und Modernisierungen im Bereich Walzwerktechnik sowie Bundbinde- und Stapelanlagen für Coil-Verpackungsanlagen.

»Dieses Produkt passt zu uns«, bestätigt HPL-Geschäftsführer Manfred Pelle: »Wir sind Anlagenhersteller für die Stahlindustrie und NE-Metallindustrie. Von der Entwicklung, Konstruktion bis hin zur Fertigung und Inbetriebnahme geschieht alles aus dem eigenen Hause. Wir machen fast alles selbst. Wir bauen Walzwerke, Bandanlagen, Bandkantenbearbeitungsanlagen, Längsteilanlagen, Coilverpackungsanlagen und Sonderanlagen. Der Coilhänder erweitert unsere Produktpalette also optimal. Denn in der Vergangenheit traten oft Kunden an uns heran, die kleine, leichte Coilhandling-Anlagen haben wollten, weil schmale, leichte Spaltringe auf einer großen Verpackungsanlage nicht wirtschaftlich zu verarbeiten sind. Deshalb wollen wir den Coilhänder vermarkten, und zwar unter eigenem Namen und mit unserem Logo.«

Und er fährt fort: »Kleine Spaltringe auf großen Verpackungsanlagen sind immer problematisch. Nicht zuletzt, weil diese keinen Ringe in einer automatischen Anlage leicht beschädigt werden. Wir reden hier von Spaltringen unter 50 mm Breite.«

Der Coilhänder ist Hauptbestandteil einer Verpackungsinsel, die in der Minimalversion aus einem Wanderkran, einem Elektrokettenzug, dem Coilhänder, einem Coilständer und einem Bindetisch besteht. In dieser Minimalversion kann eine Person die Ringe leicht umsetzen, einbinden und palettieren. Sollen größere Mengen verarbeitet werden, wird vor und hinter dem Bindetisch ein jeweils drei Meter langer Rollgangpuffer aufgebaut und ein zweiter Coilhänder installiert. Mit einer solchen Ausstattung können drei Personen wie gesagt insgesamt 400 Spaltringe pro Schicht verpacken, also fast im Minutentakt.

Narrensicher und praktisch wartungsfrei

Der Coilhänder besteht im wesentlichen aus einem Aluminiumstern mit den Tragmagneten und der Spreizvorrichtung an der Rückseite und der Lenk- und Bedieneinheit. Die jeweils drei luftimpulsgesteuerten Dauermagnete befinden sich in den vier Hauptarmen. Die Spreizvorrichtung besteht aus vier radial verschiebbaren Bolzen.

Der Coilständer ist 15° geneigt und so dimensioniert, dass er nur einen Spaltring aufnehmen kann. Der Coilhänder wird an den Lenkern an die Bunde herangeführt und möglichst zentral an den Ring herangeführt, was dank Gravuren in der Schutzscheibe sehr einfach ist. Ein Knopfdruck löst die automatische Ringaufnahme aus: Zunächst wird durch Sensoren geprüft, ob das Gerät ganzflächig am Ring anliegt, gegebenenfalls nachgeregelt; anschließend fahren die vier Spreizbolzen radial an den Innenring und drücken sich mit 4 kN an, so dass der Ring nicht nur zentriert ist, sondern auch am Auseinanderfallen gehindert wird, und darüber hinaus übernehmen die Spreizbolzen einen Teil der Haltekraft; schließlich erfolgt die Magnetisierung. Nun wird die Aufnahme des Coilständers freigegeben. Der gesamte Vorgang dauert nur zwei bis fünf Sekunden.

Der Ring kann nun im 3-m-Schwenkbereich des Wanderkrans von Kaltenbach geschwenkt und auf dem Einbindetisch abgelegt werden. Derzeit wird ein automatischer Bindetisch mit vier Köpfen bei HPL-Neugnadenfelder entwickelt. Ziel ist, den Ring von der Aufnahme bis zur Palette am Coilhänder zu lassen, ohne ihn während des Einbindens zu bewegen. Das vermeidet Kantenschäden.

Wer Bedenken wegen der Magnetisierung hat, sei beruhigt: »Wenn potenzielle Kunden das Wort Magnetismus hören, gehen sie erstmal einen Schritt zurück, denn Magnetismus im Coil ist immer ein Problem, weil später Späne hängen bleiben können, die zum Beispiel Stanzwerkzeuge beschädigen könnten. Aber da kann ich sie beruhigen: Wir haben Messungen machen lassen, und in normalen Stählen haben wir so gut wie keinen Restmagnetismus. Normalerweise misst man sechs Gauß, so viel wie das Erdmagnetfeld. In unseren Spulen misst man höchstens an einzelnen Punkten von etwa einem halben Quadratzentimeter Größe maximal 15 Gauß. Das ist ein vernachlässigbarer Wert«, erklärt Franz Karthaus. »Unsere Permanentmagneten haben sehr geringe Polabstände und wirken nur oberflächlich und nicht in die Tiefe. Deswegen hebt der Coilhänder auch immer nur einen Ring und nicht mehrere.«

Fällt die Energie aus, passiert gar nichts; der Ring bleibt am Permanentmagneten und durch die mechanische Spreizung hängen.

Und Franz Karthaus hat noch mehr Erfeuliches parat: »Das Gerät ist praktisch wartungsfrei und braucht sehr wenig Energie: 24 Volt, also ungefährlich, und 0,8 Ampere, dazu etwas Druckluft für die Steuerung genügen. Deshalb ist sogar ein netzunabhängiger Einsatz mit Batterie und Druckluftspeicher denkbar.«

Die Hauptarbeit übernimmt der Wanderkran, der das Gewicht trägt. Der Bediener muss nur die Massenträgheit überwinden, aber das ist, wie schon gesagt, nicht schwerer als Harley-Fahren.

Hans-Georg Schätzl

Der Coilhänder

Der Coilhänder wird je nach Ausführung 200 oder 400 kg heben können, entsprechend Spaltringen mit 500 bis 1600 mm Außen-, 200 bis 500 mm Innendurchmesser und 8 bis 40 mm Breite.

Einige seiner Vorteile:

- Er ist überall einsetzbar, also direkt am Produktionsort, weil er keine Fundamente braucht; der Wanderkran von Kaltenbach lässt sich wie ein Hubwagen verfahren.

- Zur Energieversorgung reichen ein 400-V- und ein Druckluftanschluss.

- Das Gerät selbst arbeitet mit 24 V DC; maximale Stromaufnahme 0,8 A, also sehr geringer Verbrauch .

- Ein Spreizmechanismus zentriert den Ring und verhindert das Auseinanderfallen der Innenwindungen.

- Sowohl die mechanische Spreizkraft (selbsthemmende Spindel) als auch der Dauermagnetismus bleiben bei Energieausfall erhalten.

- Unbedeutender Restmagnetismus im Band

- Selbsterklärende Bedienung, sicher gegen Fehlbedienung

- Ermüdungsfreies Arbeiten, weil der Wanderkran das Gewicht trägt

- Kaum Wartungs- und Instandhaltungsaufwand

Erschienen in Ausgabe: 01/2011