Entwicklung eines wandlungsfähigen Pressensystems mit Servospindelantrieb

Development of a versatile press system with servo spindle drives

  • Unternehmen der Umformtechnik sehen sich vermehrt steigenden Anforderungen bei schwankenden Einflussfaktoren ausgesetzt. Für eine wirtschaftliche Fertigung sind Pressen erforderlich, die sich den steigenden Anforderungen und schwankenden Einflussfaktoren anpassen und mit möglichst hoher Produktivität, Qualität und Wirtschaftlichkeit eine breite Produktpalette fertigen können. Unter diesen Voraussetzungen bietet sich der Einsatz von kraftgebundenen Servospindelpressen an. Diese ermöglichen frei programmierbare Stößelbewegungsprofile und stellen die Nennkraft über den gesamten Stößelhub zur Verfügung. Allerdings erfüllen die bekannten Servospindelpressen die Forderung nach wandlungsfähigen Pressen, welche an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, besonders die Änderung der Abfolge von Teilprozessen und der Austausch von Maschinenkomponenten, nur sehr eingeschränkt. Aus diesem Grund wird ein neuartiges wandelbares Pressensystem entwickelt. Dieses soll dem Anwender weitreichende Vorteile bringen: Die Nennkraft desUnternehmen der Umformtechnik sehen sich vermehrt steigenden Anforderungen bei schwankenden Einflussfaktoren ausgesetzt. Für eine wirtschaftliche Fertigung sind Pressen erforderlich, die sich den steigenden Anforderungen und schwankenden Einflussfaktoren anpassen und mit möglichst hoher Produktivität, Qualität und Wirtschaftlichkeit eine breite Produktpalette fertigen können. Unter diesen Voraussetzungen bietet sich der Einsatz von kraftgebundenen Servospindelpressen an. Diese ermöglichen frei programmierbare Stößelbewegungsprofile und stellen die Nennkraft über den gesamten Stößelhub zur Verfügung. Allerdings erfüllen die bekannten Servospindelpressen die Forderung nach wandlungsfähigen Pressen, welche an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, besonders die Änderung der Abfolge von Teilprozessen und der Austausch von Maschinenkomponenten, nur sehr eingeschränkt. Aus diesem Grund wird ein neuartiges wandelbares Pressensystem entwickelt. Dieses soll dem Anwender weitreichende Vorteile bringen: Die Nennkraft des Pressensystems wird auf mehrere, in Durchlaufrichtung der Teile frei positionierbare und miteinander koppelbare Pressenmodule mit eigenen Pressenantrieben und -stößeln aufgeteilt. Durch Servospindelantriebe werden prozessangepasste Stößelbewegungsprofile für einzelne Teilprozesse ermöglicht. Dies erlaubt eine wandelbare Anordnung von Teilprozessen, wodurch die Prozesskette skaliert werden kann. Unterstützt wird die Wandlungsfähigkeit des Pressensystems, indem es durch den Anwender erweitert werden kann und sich weitere Prozesse wie Schweißen, Löten oder Kleben integrieren lassen. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung des beschriebenen wandlungsfähigen Pressensystems mit Servospindelantrieb für die Komplettbearbeitung von kleinen Bauteilen. Grundlage bildet die Untersuchung des Standes der Pressentechnik und der Methoden der Produktentwicklung. Der Entwicklungsprozess wird in die Phasen Anforderungsfindung, Konzeptfindung und Entwurfsfindung gegliedert. Zur Überprüfung wird aus dem Entwurf ein Prototyp ausgearbeitet. Im Anschluss werden Maßnahmen zur Produktstrukturierung durchgeführt, aus denen die Weiterentwicklung des Entwurfes zu einer Typengruppe und einem Baukastensystem resultiert. Zum Abschluss wird das Pressensystem bewertet, sein Einsatzspektrum beschrieben und das Pressensystem innerhalb bestehender Pressen eingeordnet.show moreshow less
  • Companies that supply forming technology are confronted with increasing demands and varying influences. Nowadays, presses which can be adapted to more stringent requirements and changing influencing factors are a prerequisite for an economical production. These presses have to manufacture a wide range of products with high productivity and quality while considering the costs. In the light of the above, the use of force-linked servo-presses with ball screw is recommended. These servo screw presses permit a freely programmable ram's movement and constant press force during the ram's stroke. Even so, the known servo screw presses only satisfy insufficiently the demand for changeable presses, which can be adapted to various requirements. Examples of changeability in forming technology are the modification of the sequence of subprocesses or the replacement of machine components. For that reason, a new changeable press system is to be developed. This is intended to bring the following advantages for the user: The nominal force is allocatedCompanies that supply forming technology are confronted with increasing demands and varying influences. Nowadays, presses which can be adapted to more stringent requirements and changing influencing factors are a prerequisite for an economical production. These presses have to manufacture a wide range of products with high productivity and quality while considering the costs. In the light of the above, the use of force-linked servo-presses with ball screw is recommended. These servo screw presses permit a freely programmable ram's movement and constant press force during the ram's stroke. Even so, the known servo screw presses only satisfy insufficiently the demand for changeable presses, which can be adapted to various requirements. Examples of changeability in forming technology are the modification of the sequence of subprocesses or the replacement of machine components. For that reason, a new changeable press system is to be developed. This is intended to bring the following advantages for the user: The nominal force is allocated to several press modules with separate press drives and rams, which can be positioned freely and combined to other press modules. The servo-drive with ball screw enables a process-adapted ram's movement for separated subprocesses. By this means, the sequence of subprocesses is changeable and the process chain can be scaled. The changeability is contributed by the possibility to extend the press system as well as to integrate further processes such as welding, soldering and adhesive bonding. The objective of this examination is to develop a changeable press system with servo-drive and ball screw for all-in-one processing of small components. Basis therefor is an investigation into the state of press technology and product development methods. The product development process is divided into three phases: the requirements analysis, the conceptual design and the embodiment design. In order to verify the embodiment design, a detail design for a prototype is being compiled. Subsequently, product structuring methods are implemented. These further development results in a type group and a modular system. Finally, the changeable press system is valued, the range of applications is explained and a classification within existing presses will be given.show moreshow less

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Metadaten
Author: Berding, Jens
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41227
ISBN:978-3-86624-633-1
Publisher:Winter-Industries GmbH
Place of publication:Berlin
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. habil. Weiß, Sabine, Prof. Dr.-Ing. Viehweger, Bernd, Prof. Dr.-Ing. habil. Bambach, Markus
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2016
Date of final exam:2016/12/02
Release Date:2017/03/08
Tag:Pressensystem; Servopresse; Spindelpresse; Umformtechnik; Wandlungsfähigkeit
Adaptability; Forming technology; Press system; Servo press; Spindle press
GND Keyword:Presse <Technik>; Servomotor; Spindel <Maschinenbau>
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Konstruktion und Fertigung
Other Notes:Forschungsberichte Leichtbau; 10
Other Notes:Dissertation ist erschienen im Winter-Industries Verlag
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.