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Stufenumformautomaten mit Servo-Antrieb leisten mehr

06.11.2009
Bei Stufenumformautomaten mit Servo-Antrieb gibt es viele Möglichkeiten, den Prozess optimal zu gestalten: ein intelligentes Energiemanagement, das Einfügen von Haltepunkten für die Realisierung von Nebenoperationen, oder das Zusammenspiel von Servo-Antrieb und Servo-Teiletransfersystem.

Stufenumformautomaten dienen der effektiven spanlosen Herstellung von hülsen- oder napfförmigen, oft komplexen Fertigungsteilen. Die Herstellung solcher Ziehteile erfordert mehrere nebeneinander in der Presse angeordnete Einzelwerkzeuge. Ein in der Maschine integriertes Transfersystem transportiert nach der Umformoperation die Werkstücke der Einzelwerkzeuge in das jeweilige nachfolgende Werkzeug weiter.

Ziehkissen und Auswerfersysteme im Pressentisch dienen dazu, die Faltenbildung an den Ziehteilen zu vermeiden und diese aus den Werkzeugunterteilen auszustoßen sowie auf der Transportebene zu halten. Verstellbare Ausstoßersysteme im Pressenstößel stoßen die Ziehteile aus den Oberwerkzeugen aus. Eine vollautomatische Zuführung des Bandmaterials mittels materialsparender Zick-Zack-Bewegung sowie eine hinter dem Rondenschnitt angeordnete Restgitter-Schere komplettieren den technologischen Fertigungsprozess.

Servotechnik als Antriebsmodell

Obwohl Servo-Hauptantriebe bereits seit vielen Jahren bekannt sind, haben sie erst in den vergangenen Jahren im Pressenbau Einzug gehalten. Basis servoangetriebener Pressen sind heute meist leistungsstarke Torque-Motoren, welche bei vergleichsweise niedrigen Drehzahlen hohe Drehmomente in die Presse einleiten können. Anwendung finden derartige Antriebe in den verschiedensten Pressenkonzepten, beispielsweise bei Kurbelpressen, Kniehebelpressen sowie Spindelpressen.

Das Hauptmerkmal von Pressen mit einem Servo-Antrieb ist nicht nur die Minimierung der Stößelgeschwindigkeit für den jeweiligen Umformprozess, sondern auch eine starke Reduzierung der Nebenzeiten für den Durchlauf des Pressenstößels durch den oberen Totpunkt. Das Arbeitsvermögen dieser Motoren muss daher so gewählt sein, dass sowohl die erheblichen Beschleunigungen und Bremsvorgänge außerhalb der Arbeitsphase der Maschine realisiert werden können als auch die erforderlichen Drehmomente für den Umformprozess selbst.

Intelligentes Energiemanagement

Durch die Programmierung eines speziellen Bewegungsablaufes für die Herstellung eines bestimmten Endproduktes kann die Teileausbringung erhöht, die Güte des Produktes gesichert und die Wiederholbarkeit des Prozesses sichergestellt werden. Die genauen Fertigungs- und Prozessdaten lassen sich zu jedem Werkzeugdatensatz entsprechend ablegen und sind bei einem Wiederholauftrag sofort aufrufbar.

Für die Beschleunigung des Pressenstößels werden kurzzeitig große Ströme erforderlich, während sich dann in der Bremsphase ein Energieüberschuss einstellt. Um bei der betrieblichen Stromversorgung keine höhere Einspeiseleistung als für die konventionelle Maschinen bereitstellen zu müssen, werden geeignete Energiespeicher vorgesehen. Durch dieses intelligente Energiemanagement kann im Zwischenkreis des Antriebes vorhandene Energie gepuffert werden.

Zusatzoperationen für Stufenumformautomaten sind möglich

Die Vorteile der neuen Antriebstechnologie bestehen vor allem in der Optimierung der für den jeweiligen Umformprozess erforderlichen Umformgeschwindigkeiten bei gleichzeitiger Erhöhung des Teileausstoßes aus der Presse und der Möglichkeit, zusätzliche Zeitanteile in den Fertigungsprozess zu integrieren. Durch das Einfügen von Haltepunkten im Ablauf sind Nebenoperationen wie das Fügen und Montieren von Zusatzelementen oder Punktschweißungen möglich.

Seitliche Umformoperationen mit höherem Zeitbedarf, wie das Ausformen von Sicken oder Gewindefertigungen, können jetzt optimaler in den Prozessablauf integriert werden. Auch mehrmaliges Auffahren auf das Ziehteil sowie pulsierende Ziehverfahren können in den Fertigungsprozess integriert werden.

Stufenumformautomaten übergeben Teile sicher ans Transfersystem

Besonders bei Stufenumformautomaten ist die sichere Übergabe der Fertigungsteile vom Transfersystem in das jeweilige Werkzeug, und nach der Umformung zurück in das Transfersystem, von großer Wichtigkeit. Nur wenn dies zuverlässig funktioniert, kann der Produktionsprozess stabil und kontinuierlich ablaufen. Im Zusammenspiel von Servo-Antrieb des Stufenumformautomaten und einem Servo-Teiletransfersystem lässt sich hier ein Optimum erzielen.

Bei Nebenoperationen außerhalb der Maschine, beispielsweise beim Zwischenglühen oder Reinigen, kann der Fertigungsprozess zyklisch beschleunigt oder verzögert werden. Das Herausleiten von Fertigungsteilen aus dem Teilefluss ist somit kein Problem mehr.

Umformautomaten durch geringe Nebenzeiten effizient

Zur Reduzierung von Nebenzeiten im Fertigungsprozess ist ebenfalls der Einsatz von motorischen Werkzeugträgerverstellungen und hydraulischen Werkzeugspanneinrichtungen vorzusehen. Damit der Fertigungsprozess effizient gestaltet werden kann, sollten Maschinen der neusten Generation von Stufenumformautomaten diese Technologien beinhalten.

Durch das Abspeichern der genauen Parameter für jedes Werkzeug an jeder Stufe und das einfache Wechseln des jeweiligen Einzelwerkzeuges minimiert sich der „Ausfall“ der Maschine deutlich und sie steht somit wieder schneller zur Teilefertigung zur Verfügung. Dank dieser Features erhält der Anwender auch im Hinblick auf immer größer werdende Qualitätsanforderungen und die Reproduzierbarkeit von Prozessen einen großen Mehrwert.

Die Raster-Zeulenroda Werkzeugmaschinen GmbH hat eine sehr lange Tradition auf dem Gebiet der Pressentechnologie und fertigt und verkauft weltweit Stufenumformautomaten von 160 bis 5000 kN.

Dipl.-Ing. Bernd Donath ist Gruppenleiter Stufenumformautomaten bei der Raster-Zeulenroda Werkzeugmaschinen GmbH in 07937 Zeulenroda-Triebes, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Matthias Ehrlich ist dort Assistent der Geschäftsführung.

Bernd Donath und Matthias Ehrlic | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/umformtechnik/articles/237662/

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