Einer der führenden amerikanischen Hersteller von Wellpappenverpackungen wandte sich an ParAlign, da seine Produktion gefährdet war.

Hintergrund

Wellpappeverpackungen sind allgegenwärtig – sie schützen Sendungen, lagern Waren und liefern Essen zum Mitnehmen. Doch hinter jeder perfekt gefalteten Schachtel steckt ein rasanter, anspruchsvoller Herstellungsprozess, bei dem Präzision alles ist.

Diese Präzision beginnt lange bevor eine Schachtel Gestalt annimmt. Sie beginnt bereits in der Produktion, wo riesige Wellpappenanlagen Papier zu Bögen verarbeiten, die schließlich geschnitten, gefaltet und geformt werden. Um der Nachfrage gerecht zu werden, laufen diese Maschinen schnell – doch Geschwindigkeit ist ohne Präzision nichts.

Was zunächst als geringfügige Abweichung beginnt, kann sich schnell auf die gesamte Produktion auswirken und Qualität, Effizienz und letztlich das Endergebnis beeinträchtigen. Bei einem der führenden amerikanischen Hersteller von Wellpappenverpackungen machten sich diese Abweichungen bereits in seinem Werk in New Jersey bemerkbar. Ungleichmäßige Führung und Faltenbildung im Karton deuteten auf ein Problem mit der Rollenausrichtung hin, das die Effizienz langfristig beeinträchtigen könnte. Daher riefen die Werksleiter das Rollenausrichtungs-Serviceteam von ParAlign an, um Abhilfe zu schaffen.

Herausforderung

Die Herausforderung bestand nicht nur darin, die Fehlausrichtung zu finden. Mit 137 Rollen Da die Werkstücke über eine Länge von mehreren hundert Metern verteilt sind, können selbst kleinste Abweichungen die Führung der Platten, die Spannung und die Produktqualität beeinträchtigen. Angesichts begrenzter Ausfallzeiten und hoher Produktionsanforderungen benötigte das Werk einen präzisen, datenbasierten Ansatz, um diese Ausrichtungsprobleme zu erkennen und zu beheben, bevor sie sich zu größeren Problemen entwickeln.

Umsetzung

Die Ingenieure von Fluke Reliability maßen die insgesamt 137 Walzen mit ParAlign, einem fortschrittlichen Trägheitsmessgerät mit drei hochpräzisen Ringlasergyroskopen – derselben Technologie, die auch in der Luft- und Raumfahrtnavigation eingesetzt wird. Diese Gyroskope erfassen Roll-, Nick- und Gierbewegungen – die dreidimensionalen Bewegungen, die die genaue Position einer Walze im Raum bestimmen. Schon kleinste Abweichungen in eine beliebige Richtung können die Ausrichtung beeinträchtigen und so die Produktionsqualität beeinträchtigen.

Im Gegensatz zu optischen Systemen, die eine freie Sicht erfordern und durch Fabrikbedingungen beeinträchtigt werden können, ermöglicht ParAlign präzise Messungen in jeder Umgebung. Es liefert präzise Ergebnisse ohne die Einschränkungen optischer Methoden – schnell, effizient und mit minimaler Betriebsunterbrechung. Bei jeder Rollenmessung wird in der Software sofort eine grafische Darstellung angezeigt. Fehlausrichtungen werden rot hervorgehoben, sodass das Team Problembereiche sofort erkennen kann.

Mit den vorliegenden Daten arbeitete das Team gemeinsam mit Anlagenmechanikern daran, Fehlausrichtungen zu diagnostizieren und gezielte Korrekturen vorzunehmen. Die Anpassungen konzentrierten sich auf die Kompensationswalzen und den Vorheizbereich im Nassbereich – dem Teil der Wellpappenmaschine, in dem das Papier vor dem Wellen durch Hitze und Feuchtigkeit konditioniert wird. Diese Bereiche wurden vom Ansprechpartner vor Ort als Hauptursachen für die beobachtete Faltenbildung und die damit verbundenen Probleme identifiziert.

Weitere wichtige Schritte im Prozess:

• Messen der Wickelarmpositionen: Um Bewegung und Ausrichtung zu beurteilen, maß das Team die Wickelarme an zwei Einzeltrommel-Vorwärmern und dem Dreifachstapel-Vorwärmer an drei Schlüsselpositionen – 0 %, 50 % und 100 % – relativ zu ihren Vorwärmern. Diese Messungen halfen festzustellen, ob die Wickelarme über ihren gesamten Bewegungsbereich hinweg korrekt funktionierten.
  
  
• Bewertung von Parallelität und Oberflächenunregelmäßigkeiten: Ein vom Kunden bereitgestellter Stahlkern wurde in die Walzgerüste eingesetzt, um die Parallelität im gesamten System zu überprüfen. Da sich eine Fehlausrichtung der Walzgerüste direkt auf die Walzenpositionierung auswirkt, wirken sich hier auftretende Fehler auf die Produktion aus. Walzgerüste sind jedoch nicht immer perfekt einheitlich – Oberflächenunregelmäßigkeiten in den Rohrleitungen können die Interpretation der Ausrichtungsmessungen beeinflussen. 
  
  Dallas Hallston, Zuverlässigkeitsingenieur bei Fluke, erklärt: „Die Oberfläche kann durch das verwendete Material oder einfach durch die Zeit zerkratzt oder abgenutzt sein. Diese Art von Abnutzung beeinträchtigt unsere Messwerte.“
  
  Um diese Abweichungen zu berücksichtigen und einen genaueren Messwert zu erhalten, verwendete das Team die Kronenabtastung, eine spezielle Methode, die Inkonsistenzen in den Walzgerüstoberflächen ausgleicht. 
  
  
• Positionierung von Spleißrollen für genaue MessungenDie Spleißrollensätze, die eine unterbrechungsfreie Zufuhr neuer Papierrollen in das System ermöglichen, wurden einzeln in die Produktionsposition gebracht. Dadurch hatte das Team ungehinderten Zugang, um jede Rolle in derselben Position zu messen, in der sie im Betrieb laufen würde. So konnten Ausrichtungsanpassungen vorgenommen werden, die den tatsächlichen Produktionsbedingungen entsprechen.
  
  
• Anpassen falsch ausgerichteter Rollen: Über 9.5 Stunden hinweg korrigierte das Team acht falsch ausgerichtete Rollen und konzentrierte sich dabei auf die Schlüsselbereiche, die zuvor als Hauptverursacher von Problemen mit der Spurführung und Faltenbildung identifiziert worden waren. 
  
  Um den Prozess effizient zu gestalten, nutzte das Team ein einfaches, aber präzises Markierungssystem zur Kommunikation von Anpassungen. „Wir markierten jede Rolle mit Klebeband und vermerkten die genauen Anpassungen – bis auf 01 vertikal und 02 horizontal – basierend auf den Messwerten der ParAlign-Software. Mit Pfeilen und numerischen Werten beschrifteten wir die Maschine, sodass sowohl unser Team als auch die Mechaniker die erforderlichen Korrekturen auf einen Blick erkennen konnten. So musste niemand auf den anderen warten, und wir konnten den Prozess effizient gestalten“, so Hallston. Die Anpassungen erfolgten mit Hydraulikhebern, Ratschen-/Kettenzügen und Unterlegscheiben.
  
  Dank der engen Zusammenarbeit zwischen dem ParAlign-Team und den Mechanikern der Anlage blieb alles auf Kurs. „Es lief wirklich reibungslos“, fügte Hallston hinzu.

Ergebnisse

Am Ende des Service lag die Toleranz aller korrigierten Rollen innerhalb der geforderten ±0.032-Zoll-Toleranz, wodurch die korrekte Ausrichtung im gesamten System wiederhergestellt war. Die Produktionslinie konnte endlich mit voller Leistung laufen – weniger Defekte, weniger Verzögerungen und ein reibungsloserer Betrieb von Anfang bis Ende.

Die Echtzeit-Grafikanzeigen von ParAlign ermöglichten eine sofortige Validierung der Anpassungen und gaben sowohl dem ParAlign-Team als auch den Mechanikern der Anlage Vertrauen in den Ausrichtungsprozess. Die Bediener bemerkten zudem eine verbesserte Bogenführung, was die Wirkung der Korrekturen verstärkte.

Nächste Schritte

Die Ausrichtung ist kein Prozess, den man nach dem Prinzip „einstellen und vergessen“ erledigt. Nach Abschluss der wichtigsten Ausrichtungskorrekturen ist die Anlage für weitere Optimierungen gut aufgestellt. Zukünftige ParAlign-Services werden voraussichtlich zusätzliche Bereiche der Vorwärm- und Spleißbereiche, weitere Anpassungen der Dreifachstapel- und Bremswalzen sowie eine mögliche Neuausrichtung des Maschinenrahmens umfassen. Dies trägt zu einer gleichmäßigeren Walzenführung, weniger ungeplanten Eingriffen und einer höheren Produktionskonsistenz im Laufe der Zeit bei.

Bei einer guten Ausrichtung geht es nicht nur um Korrektur, sondern um Kontrolle. Und davon verfügt die Einrichtung jetzt über mehr.