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Industrie 4.0

Wie Industrie 4.0 neue Servospindelpressen beeinflusst

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Der Stößel einer Servospindelpresse kann an jeder Hubposition für beliebige Zeit mit sehr hoher Präzision angehalten werden und schafft somit die Voraussetzungen für Zusatzoperationen. So lassen sich beispielsweise Fügeprozesse integrieren, die zu komplexeren Bauteilen und höherer Wertschöpfung direkt im Werkzeug beitragen.

Praktische Versuche an den Antrieben haben gezeigt, dass in die eigentliche Hubbewegung eine überlagerte Schwingung integriert werden kann, die zu signifikant höheren Umformgraden führen.

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Schnittschläge werden durch die Antriebsregelung stark abgedämpft

Die hohe Dynamik und schnelle Reaktion des Antriebes auf Änderungen der Belastung im Werkzeug führt dazu, dass Schnittschläge durch die Antriebsregelung stark abgedämpft werden. In der praktischen Anwendung konnte dieses erfolgreich nachgewiesen werden. Aufgrund der physikalischen Trägheitsgesetze ist die Dämpfung umso höher, je geringer die Stößelgeschwindigkeit ist. Dieses ist bei Schneidoperationen, die meist kurz vor dem unteren Totpunkt liegen, sowieso der Fall. In anderen Fällen kann die Stößelgeschwindigkeit individuell auf die Situation angepasst werden, um die Schnittschlagreduktion optimal wirken zu lassen.

Der Einsatz von Servopressen mit hoher Effizienz bedingt hochdynamische Antriebe für die Pressenperipherie, da deren Bewegung in Bewegungsphasen des Stößels fällt, die mit hoher Geschwindigkeit durchfahren werden (schneller Vorlauf bis kurz vor dem Auftreffen auf das Werkstück und schneller Rücklauf nach erfolgter Umform- beziehungsweise Schneidoperation).

Lineare Direktantriebe sind dafür am besten geeignet. Die bei diesem Antriebsprinzip gegebenen kurzen kinematische Ketten und die damit verbundene Masseminimierung ermöglichen den für Maximalgeschwindigkeiten und -beschleunigungen notwendigen schwingungsoptimierten Systemaufbau.

Lineare Direktantriebe werden an Transferschienen für den Werkstücktransport zwischen den Werkzeugstufen im Werkzeugraum der Presse eingesetzt (Bild 3). Auch in Handlingseinrichtungen für Fließgut, wie zum Beispiel Zangenvorschübe mit Zick-Zack-Vorschubcharakteristik, können Linearmotoren als Antriebsbaugruppen zum Einsatz kommen.

Kleine Losgrößen mit vertretbarem Rüstaufwand wirtschaftlich herstellen

Eine Ende 2010 in Betrieb genommene 1250-kN-Stufenpresse mit Servospindelantrieben und Servoantrieben für Nebenbewegungen und Peripherie bietet ein Höchstmaß an elektronischen Einstellmöglichkeiten, die auch dauerhaft als Rezeptur in der Werkzeugverwaltung gespeichert werden können. In diesem Praxisbeispiel wurde ein Flexibilitätsgrad erreicht, der es im Zusammenwirken mit einem komfortablen Werkzeugwechselsystem gestattet, auch bei mehrstufigen Werkzeugen zur Herstellung komplexer Tiefziehteile mit vertretbarem Rüstaufwand kleine Losgrößen wirtschaftlich herzustellen. Die Stößelparallelitätsregelung erwies sich bei der Einrichtung der bis zu 26 Stufen umfassenden Werkzeuge von großem Vorteil.

Die Presse ist mit 8 variablen Servoachsen bestückt. Bereits im 3D-CAD-System des Werkzeugkonstrukteurs wird eine Bewegungssimulation auf Basis des pressenspezifischen Kurvenerstellungsprogramms erstellt. Die so im Vorfeld bereits optimierten Werte werden in die Pressensteuerung eingespielt. Die Arbeit des Werkzeugmachers beziehungsweise des Einrichters beschränkt sich dann auf wenige Modifikationen im Rahmen des Einfahrens des Werkzeuges.

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