Mit Simulation die Kinematik von Servopressen optimieren

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ACE Stoßdämpfer GmbH

asecos GmbH

G+K Umformtechnik GmbH

Universität Hannover Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen

Für einen geforderten Stößel-Weg-Zeit-Verlauf beziehungsweise Kurbelwinkel-Zeit-Verlauf, der mit diesen Antrieben unter Verwendung von Servotechnik realisiert werden soll, kann mithilfe der beiden MKS-Modelle die jeweils erforderliche Antriebsleistung bestimmt werden. Diese basiert auf den erforderlichen Kräften zur Bewegung der einzelnen massebehafteten Körper sowie den Kräften, welche infolge der Gravitation wirken.

Vier Stützpunkte für Stößel-Weg-Zeit-Verlauf der Servopresse vorgegeben

Als Stößel-Weg-Zeit-Verlauf wurde ein für das Tiefziehen typischer Verlauf herangezogen. Er zeichnet sich durch eine langsame und annähernd gleichmäßige Stößelgeschwindigkeit während des Umformvorgangs aus. Im unproduktiven Rückhub wird die Presse stark beschleunigt, sodass eine Verkürzung der Taktzeit erreicht wird.

Zur Definition des Stößel-Weg-Zeit-Verlaufs wurden zunächst vier Stützpunkte vorgegeben. Um den Verlauf zu erzeugen, kamen anschließend zwei unterschiedliche Interpolationsverfahren zur Anwendung.

Höhere Beschleunigung des Stößels zu Beginn des Rückhubs untersucht

Beide Stößel-Weg-Zeit-Verläufe erfüllen die vom Benutzer vorgegebenen Randbedingungen (Stützpunkte). Die Abwärtsbewegung der in Bild 3 dargestellten Stößel-Weg-Zeit-Verläufe ist identisch. Allerdings ist die Beschleunigung des Stößels zu Beginn des Rückhubs bei Kurve 1 im Vergleich zu Kurve 2 deutlich höher.

Der Unterschied bei der Vorgehensweise zur Kurvenerzeugung besteht darin, dass bei der Herleitung von Kurve 1 lediglich auf einen sprungfreien Verlauf der Stößelbeschleunigung Wert gelegt wurde. Bei Kurve 2 hingegen wurde ein sprungfreier Verlauf der Stößel- und zusätzlich auch der Kurbelwinkelbeschleunigung realisiert.

Bei Längswellenantrieb sinkt die Antriebsleistung

Des Weiteren wurde untersucht, wie sich die jeweilige Vorgehensweise zur Kurvenerzeugung auf die Antriebsleistung auswirkt, die zur Erzeugung der unterschiedlichen Bewegungskurven erforderlich ist. Kurve 1 beziehungsweise Kurve 2 dienten als Eingangsgröße der MKS.

Da sich die Stößelkinematik bis zum Erreichen des unteren Totpunkts (0,4 s) nicht unterscheidet, ist die erforderliche Antriebsleistung im Bereich 0 bis 0,4 s identisch. Unterschiede ergeben sich während des Rückhubs (0,4 bis 0,6 s). Entsprechend der Simulation für den Längswellenantrieb beträgt die zum Erreichen von Kurve 1 erforderliche maximale Antriebsleistung nur etwa 70% der zum Erreichen von Kurve 2 erforderlichen Leistung.

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