Kolumne: Lagerumschlag mit automatischen Prozesskranen
Stahl-Handling wirtschaftlich auf den Punkt gebracht

Der Werkstoff Stahl ist auch heute noch ein entscheidendes Wirtschaftsgut. Mit der Forderung nach immer schnelleren und flexibleren Abläufen beim Handling des Materials werden vor allem die fördertechnischen Systeme konfrontiert. Die technischen und wirtschaftlichen Vorteile hoch entwickelter automatischer Krane nutzt heute nicht nur die Stahlindustrie, sondern vermehrt auch der Handel, der zunehmend mit Just-in-time-Konzepten auf die veränderten Anforderungen Stahl verarbeitender Unternehmen reagiert.

Gast-Kolumne von Alfred Hack, Geschäftszweigleiter für Krane, Demag Cranes & Components GmbH, Wetter.

In Verbindung mit den entsprechenden Lastaufnahmemitteln sind Krane flexible, leistungsfähige Werkzeuge, die dreidimensionale Bewegungen ausführen und praktisch jeden Punkt innerhalb eines Raumes ansteuern können. Dabei benötigen sie keinen wertvollen Bodenraum für Verkehrswege.

Im Stahlhandel ist der Kran das wichtigste Fördermittel und somit ein bestimmender Faktor in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit. In der verarbeitenden Industrie hat er als Bindeglied zwischen Lager und Fertigung großen Einfluss auf die Effizienz und Flexibilität des gesamten Prozesses. In derart komplexen Fällen gibt es einen eindeutigen Trend hin zur Vollautomatisierung, denn nur auf diese Weise lassen sich in derartigen Applikationen auch die logistischen Abläufe ökonomisch gestalten.

Bei vollautomatischen Kranen, die mit integrierter Leittechnik, z.B. einem Lagerverwaltungsrechner, kommunizieren, laufen alle Bewegungen einschließlich Aufnahme und Absetzen der Last programmgesteuert ab. Eine ständige Aufsicht erübrigt sich; manuelle Eingriffe sind auf Nothalt oder das Umschalten auf Handsteuerung beschränkt. Da diese so genannten Prozesskrane zu langlebigen und kapitalintensiven Gütern zählen, sollten einer wirtschaftlichen Beurteilung - neben den Investitionskosten - auch die Instandhaltungs- und Betriebskosten zu Grunde liegen. Der Einsatz eines Automatikkrans setzt eine frühzeitige enge Zusammenarbeit zwischen Betreiber, Planer und Hersteller voraus. Nur das abgestimmte Zusammenspiel der Partner, von der Planung über die Abwicklung bis hin zur Inbetriebnahme, sichert auch noch nach Jahren ein gut funktionierendes Gesamtsystem. Ausgangspunkt für wirtschaftliche Betrachtungen ist immer das jeweilige Lastspektrum, dem sich das Lastaufnahmemittel anpassen muss.

Die Bandbreite der zu lagernden Güter im Stahlhandel reicht von Langgütern (Rohre, Stangen, Profile) über Flachgüter (Bleche) bis hin zu Coils. Art und Form der Lastaufnahmemittel werden somit durch die Last oder deren Ladungsträger bestimmt. Bei vollautomatisch gesteuerten Anlagen nimmt das Lastaufnahmemittel dabei eine Schlüsselfunktion ein, denn nur ein für das aufzunehmende Gut geeignetes Lastaufnahmemittel ermöglicht eine automatische Lastaufnahme. Dabei ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass das Lastaufnahmemittel die Last innerhalb der von ihr bestimmten Positioniertoleranz aufnehmen und absetzen kann. Bei kraftschlüssigen Lastaufnahmemitteln wie Magneten und Vakuumhebern sind ggf. zusätzliche Maßnahmen gegen Absturz der Last bei Energieausfall vorzusehen.

Ein Pendeln der Last entsteht im Wesentlichen durch Beschleunigen und Verzögern des Fördergutes, aber auch durch äußere Krafteinwirkungen wie Wind oder dezentrale Lastaufnahme. Die geeignete Wahl der Fahrdiagramme bei Regelantrieben reduziert zwar die Pendelbewegungen, kann sie aber nicht völlig verhindern. Bei hohen Positioniergenauigkeiten, die unter Umständen mit kurzen Positionierzeiten zusammenfallen, kommt der Lastführung ausschlaggebende Bedeutung zu. Für die Lastführung stehen folgende Möglichkeiten zur Verfügung: starre Lastführung, quasi-starre Lastführung und Lastführung durch elektronische Lastpendeldämpfung.

Starre Lastführungen sind zum Beispiel Teleskopführungen oder geschlossene Scherensysteme, bzw. Gelenkarmführungen. Als Sonderlösungen werden, zur Vermeidung des Lastpendelns, die Lastaufnahmemittel vor dem Einleiten der Fahrbewegungen in starren Verriegelungen fixiert, z.B. beim Führen in höchster Hakenstellung.

Quasi-starre Lastführungen sind Seilverspannungen, gebildet durch allseits schräggestellte Hubseile, deren Horizontalkraft-Komponenten einem Pendeln der Last entgegenwirken. Bei quasi-starrer Lastführung wird das Pendeln durch die Schrägseilführung bis zu einem Grenzwert vermieden.

Um den Zeitverlust durch das Pendeln der Last auf ein Minimum zu begrenzen, ist eine elektronische Lastpendeldämpfung unentbehrlich. Dabei wird prinzipiell zwischen den beiden Methoden mit und ohne Messung der Auslenkung der Last unterschieden; die letztere kompensiert jedoch ausschließlich die Pendelbewegung, die durch das Beschleunigen und Bremsen der Fahrantriebe entsteht.

Wesentlichen Einfluss auf Bau und Ausrüstung der Automatikkrane hat die Positioniergenauigkeit. Wird eine hohe Genauigkeit gefordert, kann es sinnvoll sein, eine höhere Steifigkeit der Stahlkonstruktion festzulegen, als dies für die Festigkeit der Krankonstruktion notwendig wäre. Dadurch kann die Verformung bei Belastung verringert und somit die Positioniergenauigkeit erhöht werden. Bei geringer Steifigkeit der Stahlkonstruktion lassen sich die auftretenden Verformungen bei der Positionierung durch eine geeignete Regelung der Antriebe berücksichtigen. Für den jeweiligen Einsatzfall ist folglich abzuwägen, ob es günstiger wäre, die Stahlkonstruktion zu verstärken oder eine aufwendigere Regelung mit einem geeigneten Positioniersystem (z.B. Lasterkennung am Lastaufnahmemittel) einzusetzen. Durch den Fortfall von Korrekturschaltungen in den Bewegungsabläufen wird die dynamische Beanspruchung reduziert, so dass bei gleicher Einstufung nach DIN/FEM der Instandhaltungsaufwand vermindert und die Lebensdauer verlängert wird. Bei Neuanlagen lässt sich im Einzelfall, infolge dieser Beanspruchungsreduzierung, unter Umständen eine niedrigere Einstufung in Betracht ziehen.

Bei der Auswahl der geeigneten Antriebe besteht die Wahlmöglichkeit zwischen Antrieben in gesteuerter oder auch geregelter Ausführung. Die Auswahl selbst wird im Wesentlichen durch die Aufgabenstellung bestimmt.

Für automatische Kransysteme ist die Positionierfähigkeit der Antriebe von großer Bedeutung, weil die Korrekturmöglichkeit durch den Kranführer nicht mehr gegeben ist. Neben den mechanischen Einflüssen auf die Positioniergenauigkeit, wie z.B. Toleranzen, Schieflauf, Durchbiegungen, Betriebsverhalten und Wartungszustand der mechanischen Bremsen, ist die Positioniergenauigkeit direkt abhängig von der Positioniergeschwindigkeit. Je höher die Anforderungen an Positioniergenauigkeit und je höher die Nenngeschwindigkeit ist, umso größer muss der Geschwindigkeitsstellbereich und umso höher müssen die Anforderungen an die Konstanz der Positioniergeschwindigkeit sein. Dies führt zwangsläufig zu geregelten Antrieben und damit auch vorzugsweise zu einer lagegeregelten Positionierung, mit der die kürzesten Positionierzeiten zu realisieren sind.

Quelle: HANDELSBLATT

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