Bandbearbeitung Stanzteile aus Bändern können im Durchlauf gestrahlt und gereinigt werden

Bleiben Stanzteile im bearbeiteten Zustand mit dem Metallband verbunden, können sie im Durchlauf automatisch gestrahlt und gereinigt werden. Den Teiletransport übernimmt das Stanzband, das durch alle Prozesse gezogen wird. In den Anlagen zur Oberflächentechnik kommen die Ultraschallreinigung und das Druckluft-Strahlen zur Anwendung.

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Klinkhammer Intralogistics GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

LRQA Deutschland GmbH

Die HGH GmbH & Co. KG, Lüdenscheid, hat die Ultraschall-Reinigungstechnik und mechanische Strahltechnik zu einem Durchlaufverfahren für Stanzbänder kombiniert. Damit lassen sich Produktionsschwierigkeiten, die sich aus einem diskontinuierlichen Ablauf ergeben, in vielen Stanzfirmen lösen.

Die Bänder können nun kontinuierlich bearbeitet und gereinigt werden. Die Verfahrensschritte dabei sind: Ultraschallentfettung, Strahlen, Ultraschallreinigung – und das in einer kompakten Bauweise, die bislang im Durchlaufbetrieb noch nicht erreicht werden konnte. Aufgrund dieser Verbesserung sind Kapazitätsverdoppelung und hohe Kosteneinsparung im Produktionsprozess möglich.

Die Entwicklung der kompletten Linie dauerte knapp eineinhalb Jahre, von der Idee bis zum fertigen Produkt. Am Anfang des Projekts stand eine Kundenanfrage im Bereich des Strahlens: Auf Stanzteilen mit aufgeschweißten Messingeinsätzen sollten Schweißpickel und Flitter entfernt werden. Daraus entwickelte sich die Idee, diesen Schritt bei laufendem Produktionsprozess – am Stanzband – vorzunehmen. Sie war richtungsweisend für den kompletten Produktionsprozess.

Dabei spielte die Umstellung der Oberflächentechnik, die in den Händen von HGH und des Reinigungsspezialisten HGH-SAT, Lüdenscheid, lag, eine Schlüsselrolle. Das Ergebnis ist ein kontinuierlicher automatischer Prozess, bei dem niemand mehr – vom „nackten“ Stanzband bis zum geprüften und ausgestanzten Produkt – die Stanzteile in die Hand nehmen muss.

Stanzteile bleiben über kleinen Steg verbunden

Der Prozess läuft folgendermaßen ab: In einem Folgeverbundwerkzeug werden die Teile gestanzt, gebogen und verschweißt. Sie bleiben über einen kleinen Steg mit dem Stanzband verbunden, das direkt in eine Ultraschall-Reinigungsanlage zur Entfernung des Stanzfetts und loser Partikel läuft.

Anschließend werden in einer Strahlkabine Schweißpickel und Flitter entfernt. Das ist erforderlich, um elektrische Leitungsbrücken und Kurzschlüsse bei der Anwendung der Teile zu vermeiden.

In einer zweiten, verkürzten Ultraschall-Reinigungsanlage erfolgt die Abreinigung von Strahlmittelrückständen, bevor die Vermessung beginnt. Erst danach werden die Stanzteile endgültig vom Band getrennt und separiert. Die Schlechtteile fallen in eine Ausschussbox und die Gutteile landen direkt in der Verpackung.

Jedes Stanzteil verweilt 7 s im Reinigungsbecken

Die erste im Kundenauftrag gefertigte Anlage ist für eine Bandlaufgeschwindigkeit bis 12 m/min ausgelegt. Daraus folgt, dass ein einzelnes Stanzteil lediglich 7 s im eigentlichen Ultraschall-Reinigungsbecken verweilt. Je nach Anlagenauslegung lässt sich jedoch auch eine wesentlich höhere Durchlaufgeschwindigkeit erreichen.

Außerdem ermöglicht das Konzept, bei speziellen Anforderungen nur Segmente aus der Komplettanlage zu fertigen. Prinzipiell ist immer eine spezifische Anpassung möglich. So kann auf Basis dieses Anlagenkonzepts der erste Prozess-Schritt der Oberflächentechnik eine Ultraschallreinigung zum Vorreinigen von zu beschichtenden Stanzbändern sein – bei einer Bandgeschwindigkeit von 60 m/min.

Banddurchgang wird per Lichtschrankenvorhang überwacht

Der grobe Ablauf der drei Prozess-Schritte „Ultraschallentfettung, Strahlen, Ultraschallreinigung“ ist dabei wie folgt: Nach dem Stanzen und Schweißen läuft das Band zum Entfetten und Entfernen loser Partikel in die erste Ultraschall-Reinigungsanlage (Bild 1). Vor dieser Anlage befindet sich ein so genannter Lichtschrankenvorhang, der den Banddurchhang überwacht.

Abweichungen werden direkt über ein Analogsignal (0 bis 10 V) an die SPS weitergegeben. Die Steuerung wertet das Signal aus und steuert über den Frequenzumrichter den Bandantrieb, der sich am Ende der zweiten Reinigungsanlage befindet.

Hinter der Schleifensteuerung läuft das Band in die Reinigungszone der ersten Reinigungsanlage. Dort erfolgt die Bandentfettung mit einem leicht alkalischen Reiniger und Ultraschallunterstützung. Anschließend wird das Band mit gefilterter Hallenluft abgeblasen. So lässt sich die Verschleppung der Reinigungsflüssigkeit in der Spülzone vermindern.

Zweistufige Trocknung der Stanzteile beidseitig im Blasverfahren

Das Spülen erfolgt im Sprühverfahren (Bild 2). Der mit Edelstahl-Flachstrahldüsen erzeugte Sprühstrahl (1,5 bar) spült das Band von oben und unten. Der Strahlwinkel beträgt dabei 60°.

Danach folgt das Vortrocknen mit unbeheizter gefilterter Hallenluft. Dabei werden die Bänder von oben und unten abgeblasen (Bild 3a). Im Gegensatz dazu kommt für die Haupttrocknung eine auf etwa 200 °C aufgeheizte Hallenluft zur Anwendung (Bild 3b).

Getrocknet wird im Blasverfahren. Alle Blasregister werden von einem Seitenkanalverdichter gespeist, der die Hallenluft auf etwa 0,5 bar über Atmosphärendruck komprimiert. Der Verdichter hat einen leicht auszutauschenden Filter und ermöglicht eine kostengünstige Drucklufterzeugung.

Die mit Wasserdampf beladene Luft im Innenraum der eingehausten Reinigungsanlage wird von einem Radialventilator abgesaugt, um Kondenswasserbildung an der Edelstahlverkleidung zu vermeiden. An der Bedienerseite der Einhausung befinden sich von Hand zu öffnende Kunststoffglastüren. Ob sie geschlossen oder geöffnet sind, meldet eine Lichtschranke. Dadurch wird der Bediener vor einem Eingriff in das laufende Band geschützt.

Bandführung hält Abstand der Stanzteile zu Strahlpistolen konstant

Im zweiten Prozess-Schritt erfolgt das Entfernen der Schweißpickel und Flitter durch Strahlen nach dem Injektionsprinzip. Das Stanzband wird in der Strahlkabine von einer Führungsvorrichtung in Position gehalten (Bild 4). So bleibt ein gleicher Abstand zu den Strahlpistolen gewährleistet, ein „Flattern“ des Bands wird verhindert.

Die Vorrichtung ist auf dem Strahlschlitten montiert. Sie enthält vier Strahldüsen, die das Stanzband von oben und unten bearbeiten (Bild 5).

Zur Anwendung kommt dabei ein trockenes Strahlverfahren, bei dem ein bestimmtes Strahlmittel (Korund-Mischung) mit Hilfe von Druckluft auf die Oberfläche geschleudert wird. Die Zusammensetzung des Strahlmittels beeinflusst wesentlich das Strahlergebnis. Ein weiteres Optimierungskriterium ist die häufige Wiederverwendbarkeit, um die Betriebskosten zu minimieren.

Separierung des Strahlmittels trägt zu reproduzierbaren Ergebnissen bei

Zur Reproduzierbarkeit des Strahlergebnisses trägt die Separierung des Strahlmittels im Zyklonabscheider bei. Darin werden zerschlagenes Strahlmittel und abgetragene Verunreinigungen aus dem Arbeitsraum der Anlage entfernt. Für eine permanente ausreichende Strahlmittelversorgung im laufenden Betrieb sorgt die überwachte Strahlmittelbevorratung mit dem automatischen Strahlmittelzulauf.

Für die Anwendungsflexibilität der Strahlanlage ist einerseits der Führungsschlitten verantwortlich. Er kann vergrößert oder verkleinert werden. Andererseits lassen sich die Strahldüsen einzeln hinsichtlich des Strahldrucks einstellen. Ein Ein- und Ausschalten einzelner Düsen ist möglich. Nach dem Strahlen wird das Band abgeblasen und ist damit grob vorgereinigt, bevor es die Kabine verlässt.

Zweite Anlage zur Feinreinigung genauso aufgebaut

Zur Feinreinigung hat die zweite Reinigungsanlage verfahrenstechnisch den gleichen Aufbau wie die erste. Der Antrieb für die Bandförderung hinter dieser Anlage ist als Friktionsantrieb ausgelegt. Die eigentliche Antriebsrolle sitzt unter dem Band und ist mit einem Polyurethanbelag versehen.

Die Gegenrolle besteht aus einem hochmolekularen RCH-1000-Typ. In diese Rolle wurden Aussparungen eingearbeitet, um die komplexe Geometrie des Stanzbands zu berücksichtigen.

Der Anpressdruck der Gegenrolle lässt sich über zwei Pneumatikzylinder stufenlos einstellen. Zum leichten Einfädeln des Bandes wird die Gegenrolle 20 mm hochgefahren.

Dieser exemplarische Aufbau einer Durchlaufanlage zeigt die hohe Anpassungsfähigkeit dieses Anlagenkonzepts. Abgestimmt auf die Kundenwünsche sind so diverse Lösungen vorstellbar. Aufgrund der wirtschaftlichen Vorteile sollte daher das dazu erarbeitete Know-how nicht ungenutzt bleiben.

Frank Eigenbrod ist zuständig für die Vertriebsleitung Süd bei der HGH GmbH & Co. KG in 58513 Lüdenscheid.

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