Fachbeitrag: Wirtschaftliche Angussseparation
Separieren ist ‚tot‘ – oder quicklebendig?
Trotz Heißkanalwerkzeugen gibt es auch heute noch unzählige Anwendungen, bei denen eine nachgeschaltete Separierung zwischen Nutzteil und Anguss unvermeidlich ist. Hier kommen dann neben der manuellen Trennung entweder Angusspicker, Ausfallweichen, Separiervorsätze an Förderbändern oder Separiertrommeln zum Einsatz. Obwohl es sich in der Regel um etablierte Techniken handelt, liegt hier in vielen Betrieben ein massives Produktivitätspotenzial, welches aktuell oftmals noch ungenutzt bleibt.
Hierzu ein Beispiel: Bei der Produktion technischer Teile werden je Schuss zwei Teile und ein Anguss produziert. Die Zykluszeit beträgt 7,5 Sekunden. Davon entfallen allein ca. 1,5 Sekunden auf die Angussentnahme mittels eines Angusspickers. Dies bedeutet ein theoretisches Produktivitätspotenzial von bis zu 20%, wenn die Angussseparation nachgeschaltet werden kann.
Dies ist aber nur dann realistisch, wenn die richtige Separiertechnik auch effizient eingesetzt wird. Hier geben sich viele Betriebe bereits mit Separierquoten von 90% zufrieden, obwohl teilweise einfache Einstellungsänderungen an vorhandenen Geräten die Qualität der Separierung verbessern können.
Welche Separiertechnik optimal ist, hängt von vielen Parametern ab. Neben der Zykluszeit und der Kavitätszahl spielt vor allen Dingen die Geometrie von Nutzteil und Anguss eine entscheidende Rolle. Zur nachgeschalteten Separation ist grundsätzlich ein gewisser Größenunterschied notwendig. In vielen Fällen ist dies ein Höhenunterschied, es kann aber auch ein abweichendes Flächenmaß sein.
Die folgende Aufstellung umfasst die wesentlichen Gerätetypen und beleuchtet die wesentlichen Qualitätsmerkmale:
Schneckenseparatoren
Für die überwiegende Anzahl der Anwendungsfälle in der Kunststoffindustrie können Schnecken-Separiergeräte mit gutem Ergebnis eingesetzt werden. Hierbei ist eine drehbare Rolle mit einem aufgebrachten Schneckenprofil oberhalb eines fest stehenden Bleches angebracht. Der Separierspalt ergibt sich aus dem Abstand der Schneckenwalze zum Blech, wobei die kleinen Teile unterhalb der Schnecke hindurchrutschen und die großen Teile zur Seite abgeschoben werden.
Um bei diesen Geräten eine optimale Separierquote erreichen zu können, sind einige konstruktive Merkmale wichtig. Wesentlich ist dabei, dass die Schneckenwalze stabil und beidseitig gelagert ist, damit die Walze einen überall gleichen Abstand zum Ablaufblech hat und nicht „eiert“.
Darüber hinaus ist entscheidend, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke auf die jeweilige Separationsaufgabe eingestellt werden kann. Einige Bauteile benötigen einen „beruhigten“ Separierprozess, andere Teile lassen sich besser separieren, wenn sich die Schneckenwalze möglichst schnell dreht. Optimal ist in diesem Zusammenhang ein eigener Antrieb der Schnecke mit integrierter Überlastsicherung, um Teileverklemmungen zu verhindern und den Ansprüchen an eine optimale Arbeitssicherheit gerecht zu werden. Somit kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke unabhängig von der Geschwindigkeit des Zuführbandes geregelt werden. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Teile z.B. zunächst auf dem Förderband abkühlen sollen. Somit sind eine sehr langsame oder getaktete Fördergeschwindigkeit und gleichzeitig eine schnell drehende Schneckenwalze für eine optimale Separierquote notwendig. Dies lässt sich nur mit unabhängig arbeitenden Antrieben realisieren.
Ein weiteres wichtiges Detail sind flexible Stacheln, die entlang des Schneckenumfangs angebracht sein sollten und somit für eine Auflockerung des Separiergutes dienen. Hiermit wird erreicht, dass größere Teile, die sich vor die Schnecke gelegt und den Durchlass für die kleineren Teile versperrt haben, immer wieder in Bewegung gebracht werden und somit der Durchlass für die kleineren Teile frei wird.
Ein flexibler Abstreifer oberhalb der Schneckenwalze verhindert, dass Teile bei der Aufgabe – z.B. durch ein Förderband – über die Schnecke springen. Sie prallen gegen den Abstreifer und werden somit wieder dem Separierprozess zugeführt.
Trennwalzen-Separiergeräte und Scheiben-Separierer
Teile-Anguss-Kombinationen, bei denen z.B. ein flächiger Anguss und viele kleine Teile voneinander getrennt werden müssen, können in der Regel mit Trennwalzen oder Scheiben-Separiergeräten gut separiert werden. Dabei laufen die größeren, flächigen Angüsse über die Rollen hinweg, während die kleinen Teile zwischen den Rollen hindurchfallen.
Mit diesen Separiertechniken können also Teile und Angüsse mit unterschiedlichen Flächenausdehnungen voneinander separiert werden.
Wie bei den Schnecken-Separiergeräten steht auch hier vor allen Dingen eine stabile, beidseitige Lagerung der einzelnen Rollen sowie eine individuelle Geschwindigkeitsregelung im Vordergrund, um ein optimales Separierergebnis erreichen zu können.
Darüber hinaus sollte es möglich sein, verschiedene Rollenbeläge einsetzen zu können. Je nach Aufgabenstellung und Teileverhalten kann es notwendig sein, dass die Rollenbeläge sehr mitnahmefreudig oder glatt sind.
Separiertrommeln
Bei größeren Durchsatzmengen oder Bauteil-Anguss-Kombinationen, bei denen eine Umwälzung zu einer Verbesserung des Separierergebnisses führen kann, kommen häufig Separiertrommeln zum Einsatz. Durch den Umwälzprozess kann erreicht werden, dass z.B. Hohlteilproblematiken, d.h. der Anguss liegt z.B. im Bauteil, deutlich besser aufgelöst und separiert werden können, als bei Separiervorsätzen.
Auch bei den Separiertrommeln gibt es – je nach Geometrieunterschied – diverse Geräte.
Rollen-Separiertrommeln
Rollen-Separiertrommeln dienen zur Trennung von Bauteilen und Angüssen mit unterschiedlichen Höhenmaßen. Sie können für eine Vielzahl von Separieraufgaben eingesetzt werden. Hier gibt es Separiertrommeln mit einer Einzelverstellung der Separierspalte oder Geräte mit einer Planeten-Zentralverstellung.
Bei der Einzelverstellung wird jede Rolle einzeln im Trommelkäfig fixiert. Der Abstand zwischen zwei Rollen definiert den Separierspalt. Da diese Einstellung verhältnismäßig zeitaufwendig ist, eignet sich eine solche Separiertrommel nur für Anwendungen, bei denen eine Maschine langfristig mit einem Artikel belegt ist bzw. mehrere ähnliche Bauteil-Angusskombinationen mit einer Einstellung getrennt werden können.
Separiertrommeln mit Zentralverstellung der Separierspalte eignen sich hingegen, wenn ein breites Produktspektrum mit Hilfe der Trommel separiert werden soll. Die Zentralverstellung bietet eine schnelle Justierung – sie kann innerhalb weniger Sekunden auf eine neue Produktkombination eingestellt werden. Hierbei bilden immer jeweils zwei Rollen ein fest miteinander verbundenes Paar, so dass nur jeder zweite Spalt zwischen den Rollen auch ein Separierspalt ist. Hierdurch reduziert sich die Anzahl der Separierspalte gegenüber einer Separiertrommel mit Einzelverstellung. Der maximale Mengendurchsatz ist also geringer.
Bei Rollen-Separiertrommeln ist es in den meisten Fällen sinnvoll, wenn die Rollen mittels eines um den Käfig gespannten Riemens angetrieben werden. Hierdurch ergibt sich ein Gegenlauf der Rollen, was Klemmprozesse verhindert. Darüber hinaus wird durch die Drehung der Rollen auch der Separierbereich innerhalb des Trommelkäfigs erhöht. Dadurch wird der Mengendurchsatz und auch die Separierquote gegenüber einem Trommelkäfig mit feststehenden Stäben deutlich erhöht.
Lochtrommeln
Lochtrommeln kommen dann zum Einsatz, wenn sich die zu trennenden Teile nicht in ihrem Höhenmaß sondern in ihrer Flächenausdehnung unterscheiden (z.B. Münzen mit unterschiedlichem Durchmesser, jedoch gleicher Materialstärke). Der Vorteil der Lochtrommeln besteht zum einen im günstigen Preis, zum anderen in dem großen Mengendurchsatz. Da die Lochteilung sehr klein gewählt werden kann, besteht die Lochtrommel fast nur aus Separierspalten, d.h. die kleineren Bauteile finden je Umdrehung viele Gelegenheiten, um aus der Trommel herauszufallen.
Der Nachteil der Lochtrommeln besteht darin, dass die Lochgeometrie fest ist und somit nur auf ein begrenztes Teilespektrum passt. Hier können aber sehr leicht komplette Trommelkäfige ausgetauscht werden, um ein entsprechend größeres Spektrum abzudecken.
Je nach Anwendung können bei den Trommelkäfigen viele unterschiedliche Materialien zum Einsatz kommen. Neben Stahl- und Edelstahlkäfigen können hier z.B. Gummi- oder Silikonmaterialien verwendet werden, um eine bestmögliche Teileschonung zu gewährleisten.
Igeltrommeln
Igeltrommeln stellen eine besondere Form der Lochtrommeln dar. Hierbei werden am äußeren Umfang des Trommelkäfigs in Verlängerung zu den Löchern Hülsenrohre aufgebracht, welche die Geometrie und Größe der Löcher haben. Dies sorgt dafür, dass sich z.B. S-förmige Teile nicht durch die Löcher „schlängeln“ können. Diese Teile können nur mit ihrer Spitze in das Hülsenrohr eintauchen, fallen dann aber wieder zurück in den Trommelkäfig.
Ebenso verhindern die Hülsenrohre, dass z.B. verhakungsfreudige Angüsse in den Löchern hängen bleiben können.
Rechtecktrommeln
Rechtecktrommeln stellen einen komplett eigenständigen Typ Separiertrommel dar. Diese Separiertrommeln verfügen über vier Separierspalte, die jeweils aus zwei 80mm breiten parallelen Flächen bestehen. Der Trommelkäfig besteht dabei vollständig aus Edelstahl, so dass diese Trommeln z.B. auch bei der Produktion von medizintechnischen Artikeln bzw. Reinraumproduktionen zum Einsatz kommen. Die Reinigung der glatten Flächen ist sehr leicht möglich.
Die Separierung erfolgt auch hier – wie bei den Rollensepariertrommeln oder bei Schneckenseparierern – über das Höhenmaß der Bauteile. Die flächenparallele Gestaltung des Separierspaltes verhindert jedoch auch hier ein „Durchschlängeln“ von Bauteilen.
Die Einstellung der Separierspalte erfolgt über Gewindespindeln. Die Höhe des Separierspaltes ist mittels aufgebrachter Maßstäbe exakt einstell- und ablesbar. Somit ist eine hohe Wiederholgenauigkeit gegeben.
Wesentlich bei dieser Separiertrommel ist zudem das von MTF Technik patentierte Verfahren, der sich mit jeder Umdrehung öffnenden Separierspalte. Ein spezieller Mechanismus führt dazu, dass sich die Separierspalte jeweils im oberen Bereich kurzzeitig öffnen. Dadurch können in den Rechtecktrommeln auch Bauteile separiert werden, die in anderen Trommeln zu Problemen führen. Dazu gehören insbesondere z.B. sehr kleine oder spitz zulaufende Bauteile, die sich in Rollensepariertrommeln verklemmen können. Aber auch sehr weiche Materialien (z.B. Gummi oder Silikon) können in diesem Trommeltyp sehr gut verarbeitet werden.
Fazit
Separieren ist bei weitem nicht tot. Der Druck auf kurze Zykluszeiten macht die nachgeschaltete Separierung interessanter denn je. Abhängig vom Teilespektrum können geeignete und richtig eingestellte Separiersysteme zu einer massiven Steigerung der Produktivität beitragen. Investitionen in Separiersysteme amortisieren sich oftmals bereits innerhalb weniger Wochen.
