Die Druckpunktregelung unter produktionsnahen Bedingungen
Verfasser:
Reimund Neugebauer, Henry Schrobbach, Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik, Chemnitz
ISBN 978-3-86776-132-1 - 152 Seiten, 83,50 €
Zusammenfassung
EFB/AiF-Forschungsvorhaben 9639B
Insbesondere Kippung und Horizontalversatz des Pressenstößels während der Umformung führen zu Qualitätsverlusten am Werkstück (Falten und Reißer an Ziehteilen, Konturversatz an Schmiedestücken u.a.) Heutige Qualitätssicherung in Umformanlagen führt zu Betrachtungen des Presse-Werkzeug-Systems. Zur Erfassung und Beurteilung der Systemgenauigkeit werden Berechnungsmodelle entwickelt. Die diskreten Mehrkörpermodelle, die außermittige Pressenbelastungen in den Kippebenen des Stößels berücksichtigen, beschreiben eine Zweipunkt-Kurbelpresse mit Längswellenantrieb (Versuchspressen).
Die Festlegung der Struktur erfolgt aus der theoretischen und experimentellen Analyse der Versuchspresse. Diese wird durch gewöhnliche nichtlineare Differenzialgleichungssysteme 2. Ordnung (LAGRANGE, benutzereigene Modellbausteine) beschrieben. Eine Neuerung stellt die Einbindung des Werkzeuges dar. Durch eine variable Horizontalsteifigkeit ist die Beeinflussung der Stößelkippung und des Horizontalversatzes in der Schließlage durch das Werkzeug gegeben. In Simulationen werden die Kippungsmechanismen, hervorgerufen durch innere Systemverspannungen aus geometrischen Fehlern des Zweipunktantriebes als auch aus der Überbestimmung der Stößellage durch Hauptantrieb, Stößel- und Werkzeugführung, nachgewiesen.
Aus den Ergebnissen der Simulation wir die Konzeption einer nachrüstbaren Systemlösung für Pressen mit eigengeführtem Werkzeug entwickelt, die es erlaubt, Kippung und Horizontalversatz in der Werkzeugschließebene zu minimieren. Erreicht wird die Qualität durch eine Regelung. Servohydraulisch gesteuerte Stellelemente im Hauptantrieb sowie die Umschaltung der Reglerparameter entsprechend des Pressenzustandes (verspannt / unverspannt) charakterisieren die Regelung. Die Anforderungen, der Aufbau und die Realisierung der Zustandsregelung werden beschrieben. Die Möglichkeiten des strukturoptimalen schnellen Tastreglers zur Kippungskompensation werden mit Hilfe von Experimenten dargelegt. Bei den Untersuchungen wird von verschiedenen Pressenbelastungen Gebrauch gemacht. Anwendungsgrenzen werden durch eine Regressionsgleichung beschrieben. U.a. wird der zeitliche Verlauf der außer-mittigen Umformkraft als Qualitätskriterium angesehen. Eine Verringerung des Kraftanstieges und -abfalls sind zur Erweiterung der Anwendungsbreite wesentlich. Neben der Verbesserung der Stößelkippung bis zu 86% werden unter Zuhilfenahme von verschiedenen Messanordnungen an der Pressen- und Werkzeugführung die Minderung der Führungsbelastungen bei geregelter Pressenanlage gegenüber der ungeregelten nachgewiesen.
Ansatzpunkte folgender Untersuchungen zur Anwendung der Regelung an Vierpunktpressen stellen die Reduzierung der Anlagekosten, der Austausch teurer Servoventiltechnik durch Proportionalventile die Reduzierung der notwendigen hydraulischen Leistung und die Prüfung der Verschleißmechanismen dar.
