Pressenanwendungen profitieren vom Einsatz leistungsstarker Direktantriebstechnik

Servomotoren für mehr Flexibilität

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Lange Jahre dominierten zwei Pressentypen den Markt: die hydraulischen und die mechanischen Pressen. Seit geraumer Zeit ist mit den Servopressen ein dritter Typ auf dem Vormarsch. Gegenüber ihren beiden Vorfahren haben die Servopressen in vielerlei Hinsicht die Nase vorn.

Jürgen Dlugosch, technischer Vertrieb, Susanne Aufmuth, Pressesprecherin, Baumüller

Die Weiterentwicklung der Direktantriebstechnik war es, die den Servopressen half, sich als echte Alternative zu hydraulischen und mechanischen Pressen zu etablieren. Stärke der hydraulischen Pressen ist die hohe Kraftübertragung sowie die Regelbarkeit von Kraft und Geschwindigkeit. Die Nachteile: hoher Energiebedarf, hoher Wartungsaufwand und geringe Dynamik mit eingeschränkten Produktionskapazitäten.
Bei mechanischen Pressen hingegen profitieren Hersteller von deutlich höherer Dynamik und damit gesteigerter Produktionskapazität. Ungünstig sind hier die aufwendige mechanische Konstruktion und die begrenzte Presskraft. Außerdem ist der Pressprozess in solchen Maschinen nicht regelbar und dadurch sehr unflexibel. Betreiber mechanischer Pressen stecken oft in einer Zwickmühle. Sie müssen sich zwischen Produktivität und Qualität entscheiden.
Hohe Geschwindigkeiten steigern die Hubzahl, aber schnelles Auftreffen auf das Material bringt oft Qualitätsprobleme mit sich. Außerdem ist durch die starre Funktionsweise die Produktvielfalt stark eingeschränkt. Für das Einrichten von Werkzeugen müssen zudem separate Probiermaschinen angeschafft werden, da die Geschwindigkeit der Produktionspressen zu hoch ist und es beim Einrichten zu Schäden an den Werkzeugen kommen kann.
Alternative Servopressen
Durch die stetig wachsende Leistungsfähigkeit der Elektromotoren können heute in vielen Bereichen Servopressen eine sinnvolle Alternative sein. Die Servopressen vereinen Regelbarkeit und Dynamik, eine Kombination, die mit traditionellen Pressen unmöglich war. Baumüller realisiert aktuell Servopressen bis zu einer Presskraft von 2500 t.
Weltweit greift eine steigende Anzahl von Pressenbauern auf die leistungsstarken High-Torque-Motoren sowie Leistungselektronik, Steuerungen und Software vom Nürnberger Hersteller zurück. Optimierungen sind dabei insbesondere hinsichtlich Taktzeit, Produktqualität, Werkzeugverschleiß, Energieverbrauch und Umweltverträglichkeit möglich.
Kürzere Taktzeiten
Anders als bei normalen mechanischen Pressen kann bei Servopressen die Geschwindigkeit, Position und Richtung des Pressenstößels jederzeit geregelt werden. Darüber hinaus kann die Umformkraft genau dosiert werden und über den gesamten Hub steht die komplette Nominalpresskraft zur Verfügung. Im Pendelhub kann die Hubhöhe der Presse außerdem minimiert werden, indem der Antrieb keine vollen Umläufe macht, sondern stetig die Drehrichtung ändert. Diese Möglichkeiten führen zu verkürzten Taktzeiten und damit zu Produktivitätssteigerungen von bis zu 100 % und zu einer deutlich höheren Produktvarianz.
Zusätzlich können Hersteller dank der Vorteile der Servotechnik hohe Qualitätsansprüche erfüllen, auch bei schneller Produktionsgeschwindigkeit. Der Pressenstößel kann bei maximaler Geschwindigkeit gefahren und dann kurz vor dem Anpresspunkt abgebremst werden, sodass beim Eintauchen ins Material die perfekte Bearbeitungsgeschwindigkeit besteht. Damit muss der Betreiber nicht mehr zwischen optimaler Qualität und maximaler Produktivität entscheiden. Das geregelte Abbremsen führt außerdem dazu, dass der Werkzeugverschleiß und die Geräuschemissionen abnehmen.
Dank der frei regelbaren Geschwindigkeit kann bei Servopressen auch das Einfahren der Werkzeuge problemlos direkt an der Produktionsmaschine erfolgen, sodass die Anschaffung einer Probiermaschine entfällt.
Aus der Technologie sind außerdem ganz neue Produktionsprozesse und Bearbeitungsmöglichkeiten entstanden. Durch die freie Programmierbarkeit des Bewegungsprofils können auf Servopressen z. B. Materialien bearbeitet werden, die eine Haltezeit im unteren Presspunkt, etwa zum Erhitzen des Materials, erfordern.
Wartungsarme Direktantriebstechnik
Beim Einsatz von Direktantriebstechnik in Pressen ist der Motor direkt mit der Kurbelwelle verbunden. Es wird hier also nicht nur eine exakte Dosierung der Umformenergie möglich, es entfallen zudem Verschleißteile. Dadurch sinkt der Wartungsaufwand und der Gesamtwirkungsgrad der Anlage steigt. Baumüller bietet für Pressenanwendungen Motoren mit hoher Rundlaufgüte, bester Dynamik und optimaler Antriebskühlung.
Optimierte Steuerung
Auf der Steuerungsebene hat Baumüller für Servopressen eine nutzerfreundliche Visualisierung und eine innovative Technologiebibliothek zur Errechnung von energieeffizienten Pressprofilen entwickelt. Durch den Einsatz eines Kurvengenerators wird ein energetisch optimierter Kurvenverlauf möglich und im Pendelbetrieb kann der Anwender die Pendelpunkte frei festlegen. In der Bibliothek stehen dem Kunden verschiedene vordefinierte Kurven zur Auswahl, die er durch seine anwenderspezifischen Kurven ergänzen kann. So können Pressprofile zeitsparend erstellt werden. Darüber hinaus bietet sich für Anwender die Option, Status- oder Diagnosemeldungen direkt über Smartphones oder Tablets abzurufen. Für die genaue Berechnung des Antriebsstrangs arbeitet der Hersteller mit moderner Simulationstechnik.
Stromspitzen meistern
Eine große Herausforderung an die Antriebstechnik in Servopressen sind die Stromspitzen bzw. die Spitzenleistungen, die im Peak, d. h. wenn der Pressenstößel sich genau auf dem Presspunkt befindet, auftreten. Hier sind enorme Maximalmomente nötig, um die benötigte Presskraft zu erzeugen und diese, wenn notwendig, zu halten. Die Antriebstechnik wird daher nicht ausschließlich ausgehend von den Nennmomenten berechnet, sondern kann zusätzlich auf Grundlage des Spitzenmomentes taxiert werden. Um diese enormen Anforderungen erfüllen zu können, hat Baumüller Motoren mit Mehrfachwicklung im Produktprogramm. Zudem hat der Nürnberger Hersteller ein umfangreiches Elektronikportfolio, das mit den Umrichterreihen b maXX 4000 und b maXX 5000 geeignete Spitzenlastgeräte umfasst.
Gegenüber anderen mechanischen Pressen oder Hydraulikpressen sind Servopressen insgesamt energieeffizienter. In hydraulischen Pressen muss durchgehend der Öldruck aufrechterhalten werden, in herkömmlichen mechanischen Pressen wird ständig das Schwungrad angetrieben. Servopressen benötigen nur während des tatsächlichen Pressvorganges Energie. Mit den Umrichtern b maXX 4000 und b maXX 5000 ist zudem die Rückspeisung von Bremsenergie möglich.
Einsatz von Servoantriebstechnik bietet viele Vorteile
Viele Pressenanwendungen profitieren vom Einsatz von Servoantriebstechnik. Die Vorteile reichen von höherer Produktivität und Produktqualität über höhere Genauigkeit und Reproduzierbarkeit, bis hin zu niedrigeren Schwingungs- und Geräuschentwicklungen und niedrigerem Energieverbrauch. Außerdem sind Pressen mit Direktantriebstechnik wartungsärmer und ermöglichen ein breiteres Spektrum von Umformprozessen bei kürzeren Umstellzeiten. Baumüller ist erfahrener Integrator von Automatisierungs- und Antriebslösungen sowie von Direktantriebstechnik in Pressen für unterschiedliche Umformoperationen und bietet State-of-the-art-Simulationsmöglichkeiten. I

Info & Kontakt

40227709

Baumüller Nürnberg GmbH
Nürnberg
Jürgen Dlugosch, Spezialist für Servopressen, technischer Vertrieb
Tel.: +49 911 5432-0
Hannover Messe: Halle 14, Stand K17
Detaillierte Informationen zu den Servopressen: tt1p.de/lmns
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