Innovationen

ebu UMFORMTECHNIK

Update des ebu Werkzeugs zur Auslegung moderner Servopressen

ebu Umformtechnk bietet dem Betreiber die optimale Lösung für sein Produkt. Die Anschaffung einer Anlage mit einem Stanzautomaten (STA), der mit einem modernen Servo-Torquemotor angetrieben wird, ist mit verhältnismäßig hohen Investitionskosten verbunden.

Gerade für kleine oder mittlere Unternehmen (KMU) ist es daher notwendig, die Anlage und speziell den Stanzautomat genau auf das Produkt bzw. die eingesetzten Werkzeuge abzustimmen.

Für diese Planung greift ebu Umformtechnik auf das in 2012 eigen-entwickelte und jetzt optimierte Auslegungsprogramm zurück, mit dem die optimale Ausführung konfiguriert sowie die mögliche Ausbringrate bei unterschiedlichen Betriebsarten berechnet werden können.

Auf Basis einer Standardauslegung oder mittels vorliegender Werkzeug- und Prozessdaten kann gemeinsam mit dem Kunden der Umformprozess analysiert und dann Schritt für Schritt in eine für diesen Anwendungsfall optimale Servopressenanlage umgesetzt werden.

Möglich wird die Auslegungsberechnung durch Einbeziehung sowohl von Parametern der Presse als auch vorliegender Datensätze unserer Partner. Zurzeit werden bei STA'en der ebu Umformtechnk Servo-Torque-Motoren der Baureihen 1FW3 und 1FW4 von Siemens in Heavy-Duty Ausführung eingesetzt. Aber auch Servo-Torque-Motoren anderer Hersteller sind möglich und in der Vergangenheit erfolgreich eingesetzt worden.

Nun liegt eine ausreichend große Datenbasis von Kenngrößen (u.a. Drehzahl, Drehmoment, Leistung) von für Servopressen geeigneten Torquemotoren vor, um ein weites Anwendungsspektrum abdecken und auch Vergleiche zu Wettbewerben ermöglichen zu können. Die Datenbasis möglicher Getriebe sowohl mit Einfach- als auch mit Doppelservoausstattung erheblich konnte erheblich vergrößert werden, so dass auch hier das gesamte Spektrum abgedeckt wird. Dies ermöglicht eine zeiteffiziente Konfiguration und Auslegung inklusive Optimierung von Servopressenantrieben.

Mit dem Auslegungsprogramm wird die gesamte STA-Baureihe der ebu Umformtechnik GmbH von 400 bis zu 10.000 kN-Presskraft abgedeckt. Die vorliegende Datenbank umfasst nun mehr als 100 unterschiedliche Konfigurationen der möglichen Pressengrößen. Sonderhübe im Rahmen der mechanischen Randbedingungen können ebenso wie vorliegende Presskraftprofile vorhandener Werkzeuge betrachtet werden, um so einen direkten Vergleich zwischen einer vorhandenen Presse mit konventionellem Antrieb und neuem Servo-STA zu ermöglichen.


Neu hinzugekommen sind Datenbanken für die verwendeten Motor- und Einspeisemodule sowie kinetische Energiespeicher neben den bereits vorhandenen Kondensatorbänken sowie die zur Kühlung erforderlichen Aggregate. Der Betreiber kann die Anlage an ein bestehendes Kühlsystem anschließen oder bei Bedarf auf ein optimal für die Anlage ausgelegtes Kühlsystem zurückgreifen. Eine noch bessere Energieeffizienz ist durch Nutzung der Abwärme zu erreichen.

Kinetischer Energiespeicher
Kondensatorbänke

Ebenfalls neu ist die Betrachtung möglicher Vorschublängen in Abhängigkeit der Betriebsart und der Prozessparameter.

Folgende Parameter werden u.a. in diesem Auslegungswerkzeug betrachtet bzw. berechnet:

  • Ganzheitliche Betrachtung der Stößelkinematik sowie des Massenträgheitsmoments reduziert auf die Exzenterwelle bzw. auf die Antriebs-/Motorenachse inklusive Pleuel, Stößel und Werkzeugoberteilgewicht
  • Berechnung der Stößelgeschwindigkeiten und -beschleunigungen bei den unterschiedlichsten Betriebsarten
  • Berechnung des erforderlichen Motorstroms, der erforderlichen elektr. Leistung
  • Betriebspunktberechnung des Servo-Torque-Motors
  • Überlastbetrachtung der zum Einsatz kommenden Motormodule
  • Erforderliches Arbeitsvermögen und erforderliche Einspeiseleistung
  • Auslegung des Kühlkreislaufs bzw. der erforderlichen Kühlleistung

Verschiedene Beispiele für neue Funktionen und Parameterwertberechnungen

Erforderliche Drehmomente des Antriebsmotors

Torquemotor-Umlauf
Torquemotor-Pendel

ebu Energetics

Betrachtung von Motormodul und Einspeiseleistung mit und ohne dem Energiemanagementsystem ebu Energetics

Ohne vollständige Kompensation durch das Energiemanagementsystem ebu Energetics werden diese Spitzen aus dem Netz entnommen bzw. ohne Entgelt zurückgespeist. Zusätzliche Maßnahmen sind in diesem Fall ebenso notwendig.

Bei großen Hüben, z.B. aufgrund der Verwendung eines Transfersystems mit relativen langsamen Umformdrehzahlen, kann auch die Betriebsart "Sonderpendelbetrieb" verwendet werden. Dabei wird das gesamte zur Verfügung stehende Drehzahlspektrum des Torquemotors ausgenutzt. Der erforderliche Hub bis zum Erreichen des Werkzeugeingriffs kann schnell durchfahren werden, nach dem erfolgten Umformprozess kann wiederum beschleunigt werden, um den für den Transfer erforderliche Freiraum zwischen Stößel und Tisch zu schaffen. Auch in dieser Betriebsart wird nun die S1-Kurve angezeigt und der Betriebspunkt berechnet.

Das Diagramm Bewegungsprofil-Sonderpendel zeigt den Unterschied zwischen Pendel- und Sonderpendelbetrieb. Durch diesen Sonderpendelbetrieb kann die Ausbringrate im Vergleich zum regulären Pendelbetrieb um 60 %, im Vergleich zum Servoumlaufbetrieb um 25 % gesteigert werden.

Die Vorteile zusammengefasst:

  • Mit dem vorliegendem Werkzeug zur Auslegung von modernen Servopressen von ebu ist eine Optimierung des Stanzautomaten für den Kunden bereits bei der Anforderungsklärung bzw. Projektierung der Anlage möglich.
  • Es werden langwierige iterative Optimierungszyklen zwischen (Motoren-/Getriebe-) Lieferanten und Pressenhersteller vermieden.
  • Die Auswahl der effektivsten Betriebsart kann leicht vorgenommen werden.
  • Es besteht frühzeitig (bereits in der Angebotsphase) die Möglichkeit, gemeinsam mit dem Kunden Optimierungspotentiale zur Kostenreduzierung zu erschließen
  • Die Betrachtung der möglichen bzw. der erforderlichen Vorschublänge fließt in die Betrachtung der Auslegung mit ein.

SMM Überlast

Elektrische Leistung

Bewegungsprofil Sonderpendel
Torquemotor - Sonderpendelbetrieb

ebu Doppelservo

ebu DS 1000

innovative Torquemotor-Getriebekombination
für Stanzautomaten

Presskraft 1000 t

Spitzenleistung bis zu 3 MW