Man sieht sie nicht und dennoch sind sie für Funktionen in allen Bereichen der Elektronik-Anwendungen lebenswichtig: kleine und kleinste Kontaktteile, die aus walzplattierten Bändern millionenfach hergestellt werden. Sie kommen in der Automobiltechnik genauso wie in der Haushaltsgeräteindustrie und vielen anderen Anwendungen zum Einsatz. Heraeus Materials Technology in Hanau gilt als führender Hersteller von walzplattierten Bändern. Das Unternehmen setzt in der Produktion auf innovative Fertigungstechniken erfahrener Maschinenbauer, wie auf die Wickeltechnik der Kohler Maschinenbau GmbH in Lahr.

Mit stets gleichbleibender Geschwindigkeit laufen verschiedene Bänder, die aus unterschiedlichen Materialien miteinander kombiniert werden, durch die Produktionslinien bei Heraeus. Bänder aus diversen Werkstoffen werden von mehreren Coils abgewickelt, laufen an einer Station der Produktionslinie zusammen, werden miteinander verbunden, durchlaufen Kontrollstationen und werden am Ende der Linie wieder als Coil aufgewickelt. Das Verbinden der aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehenden Bänder nennt man „Walzplattieren“.

Die Auf- und Abwickeltechnik ist dabei besonders gefordert, weil der Kunde beziehungsweise der Verarbeiter von walzplattierten Bändern diese in seinen Fertigungsprozess – in der Regel sind es die Stanzbetriebe – reibungslos einbinden und so seine Fertigungsqualitäten und Stückzahlen sicher erreichen kann. „Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, haben wir 2012 in eine Haspel-Anlage der Kohler Maschinenbau GmbH investiert“, konstatiert Joachim-Franz Schmidt, Fertigungsleiter Walzwerk bei Heraeus in Hanau.

Kantengenaues Wickeln

Herz einer jeden Haspel ist die Coilaufnahme, die für eine entscheidende Funktion und Qualität der Bandwicklung steht und sich geregelt den Parametern Banddicke, Bandbreite, Coil mit oder ohne Innenkern kontinuierlich anpasst. (Bild: Dietmar Kuhn

Mit der Kohler-Anlage, die aus zwei gleich funktionierenden Haspeln besteht, kann sowohl von links als auch von rechts sowie von unten und oben und im Reversierbetrieb gefahren werden. Dies ist dann der Fall, wenn das Band aus irgendwelchen Gründen nicht lagerichtig gewickelt sein sollte. „Entscheidend dabei ist“, so Schmidt, „dass das jeweilige Band kantengenau gewickelt wird. Kantengenau bedeutet dabei, dass unter den einzelnen Bandlagen ein Überstand beziehungsweise Versatz von maximal 1 mm, manchmal, je nach Kundenwunsch, auch weniger, einzuhalten ist.“ Das Versatzmaß von 1 mm gilt dabei als Obergrenze.

Um die jeweiligen Bänder gleichmäßig ab- und aufzuwickeln, hat Kohler an beiden Haspeln eine so genannte Separiervorrichtung installiert, die durch Führungsrollen unterstützt gewährleistet, dass eine Bandkante kontinuierlich am Festanschlag gewickelt wird. Walzwerksexperte Schmidt spricht dabei von einer kantengeführten Wickeltechnik im Gegensatz zur Center-Line-geführten Wicklung.

Hier das Gegenstück zur Abwickelseite – die Aufwickelhaspel. Dabei ist es egal, welche Seite man wie benennt. Die Anlage kann sowohl von links nach rechts als auch im Reversierbetrieb gefahren werden. Die Steuerung besteht aus Siemens-Komponenten. Die Regelung der Auf- und Abwickelhaspeln ist von Kohler.

Bei Heraeus setzt man insbesondere auf diese Haspeln von Kohler, weil sie in einer einfachen Art und Weise die Qualität der produzierten Coils sicherstellen. „Wir haben vor allem eine Universalanlage gesucht, die zum einen unseren Banddickenbereich abdeckt und zum anderen durch eine definierte Zugregelung eine stets saubere Umspulung des Produktes gewährleistet“, sagt Schmid. Unter anderem trägt eine präzise Antriebsregelung den hochsensiblen Bändern und ihrer Wickelgüte Rechnung. Dabei sind die Haspeln unabhängig voneinander angetrieben und je nach aktuellem Durchmesser des ab- und aufgewickelten Coils entsprechend über eine „Bundrechner-Applikation“ geregelt.

Bei der Steuerung, einschließlich der Regelungssoftware, handelt es sich um eine von Kohler projektierte kundenspezifische Lösung. Uwe Haag, Technischer Verkauf bei Kohler, erklärt dazu: „Unsere Steuerung, wir nennen sie Bundrechner-Applikation, setzt sich vor allem aus Siemens-Komponenten zusammen und sorgt dafür, dass von einem maximalen Außendurchmesser bis zu einem minimalen Innendurchmesser und von einer minimalen bis zu einer maximalen Geschwindigkeit ein absolut konstanter Bandzug sichergestellt ist.“

Abhängig ist der Zugbereich dabei von der jeweiligen Banddicke (hier 0,2 bis 0,8 mm), der Bandbreite und den Ansprüchen der walzplattierten Bänder. Durch die Vorgabe des spezifischen Bandzuges und in Verbindung mit der Zugmessung wird über den gesamten Bereich exakt der vorgegebene Bandzug über die Haspeln eingestellt. Der konstante Bandzug über den gesamten Durchmesser- und Geschwindigkeitsbereich stellt sicher, dass die Bänder ohne negative Beanspruchung durch eventuelle Überdehnung (Zugschwankungen) abgewickelt und wieder sauber aufgewickelt werden können. Damit ist sichergestellt, dass Oberflächenbeschädigungen durch die Dehnung erst gar nicht vorkommen können. Zum Schutz der Oberflächen befinden sich an den Haspeln insgesamt drei Papierwickler, welche beim Abwickeln die Papierlage zwischen den Windungen aufwickeln und auf der Gegenseite das Seidenpapier zum Schutz der Oberfläche wieder einwickeln. Diese Papierwickler können, wie auch ihre großen Pendants, in der Drehrichtung und auch vom Bandzug angepasst und entsprechend eingestellt werden. Werkleiter Schmidt spricht in diesem Zusammenhang von einer höchst anspruchsvollen Steuerungslösung, die in Zusammenarbeit von Kohler und Heraeus entstanden ist.

Das Besondere an dieser Haspelanlage ist vor allem die Haspeldornspreizung. „Bisher“, erklärt Haag, „wurde die Haspeldornspreizung mithilfe eines Hydraulikzylinders realisiert. Hier machen wir das nun mit einem Servomotor. Dadurch entfällt das Hydraulikaggregat, die Verrohrung (Stolperstellen), die Wartung der Hydraulikanlage und der immer wiederkehrende Austausch beziehungsweise die Reparatur von tropfenden Drehölverschraubungen. Die Kosten für die Erneuerung des Hydrauliköls und die Stromkosten für die Hydraulikpumpe entfallen komplett. Der Kunde senkt somit die Betriebs- und Wartungskosten erheblich und spart zudem auch noch wertvollen Platz.“

Innovative Technik schont Bänder

Die servomotorische Spreizregelung des Haspeldorns hat den Vorteil einer konstanten Spreizung des Coils auf dem Dorn. Die einzelnen Windungen des Bandes „rutschen“ somit nicht übereinander. Dies ist sehr oberflächenschonend, was bei den walzplattierten Bändern sehr wichtig ist. Ein weiterer Vorteil der servomotorischen Spreizung ist zudem die exakte Vorgabe eines individuellen Coil-Innendurchmessers bei der Auf-wickelhaspel.

„Mit der Vorgängeranlage“, sagt Fertigungsleiter Joachim-Franz Schmidt, „hatten wir permanent Probleme, eine gleichbleibende und materialschonende Wickeltechnik zu realisieren. Mit der Kohler-Anlage verzeichneten wir bislang keinerlei Ausfälle. So können wir unseren Kunden stets einwandfrei konfektionierte, walzplattierte Produkte liefern.“

Damit hat Kohler einen weiteren innovativen Entwicklungsschritt bei Ab- und Aufwickelhaspeln für oberflächenempfindliche, hochwertige Bandmaterialien vollzogen. Die neue Technik ist seit drei Jahren in Betrieb, hat ihre Industrietauglichkeit nachgewiesen und sich vollumfänglich bewährt. hs

Kohler, Euroblech, Halle 27, Stand E32