Haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, welches Potenzial die Servopressentechnologie für die Fertigung hat? In diesem Artikel gehen wir der Frage nach, wie diese fortschrittlichen Maschinen die Branche revolutionieren und unvergleichliche Präzision, Effizienz und Vielseitigkeit bieten. Unsere Experten verraten Ihnen die wichtigsten Vorteile von Servopressen und wie sie Ihren Produktionsprozess verändern können. Machen Sie sich bereit, die Zukunft der Metallumformung zu entdecken und Ihre Fertigung auf die nächste Stufe zu heben.
Die Stanzindustrie hat mit der Einführung von servogesteuerten Pressen einen revolutionären Fortschritt erlebt, der die inhärenten Grenzen herkömmlicher mechanischer Pressen überwindet. Diese Innovation nutzt hochpräzise Servomotoren als direkte Kraftquellen, was zu einer beispiellosen Kontrolle über die Stößelbewegung und den gesamten Pressenbetrieb führt.
Servopressen bieten eine Vielzahl von Vorteilen, darunter:
Diese Eigenschaften positionieren die Servopressen als die dritte Generation der Stanztechnologie und den aktuellen Maßstab in der Entwicklung der Branche.
Die programmierbare Natur von Servomotoren ermöglicht fortschrittliche Bewegungssteuerungsfunktionen:
Dank dieser Kontrolle eignen sich Servopressen ideal für eine Vielzahl von Anwendungen, z. B:
Die Integration der AC-Servomotor-Antriebstechnik stellt einen bedeutenden Schwerpunkt in der Forschung und Entwicklung moderner Schmiedeanlagen dar. Diese Technologie wird schnell zum neuen Standard für Hochleistungspressen weltweit und bietet:
In Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Hochgeschwindigkeitsverkehr, der Schiffstechnik, der Kernkraft, den erneuerbaren Energien und dem Verteidigungssektor werden immer komplexere und leistungsfähigere Komponenten benötigt, so dass der Bedarf an fortschrittlichen Stanzmaschinen weiter steigt. Herkömmliche mechanische Pressen mit ihren festen Hublängen, begrenzter Drucksteuerung und unflexiblen Schieberbewegungen können diese neuen Anforderungen nur schwer erfüllen.
Servopressen bieten eine effektive Lösung für diese Herausforderungen:
Eine Servopresse ist eine fortschrittliche Stanzmaschine, die die Servomotortechnologie nutzt, um eine präzise Steuerung des Pressvorgangs zu erreichen. Das Herzstück einer Servopresse ist ein rückgekoppeltes Steuerungssystem, das die mechanische Verschiebung und Beschleunigung während des gesamten Pressvorgangs genau regelt.
Zu den wichtigsten Komponenten einer Servopresse gehören:
Das Servosystem ermöglicht eine noch nie dagewesene Kontrolle über die Leistungsparameter der Presse:
Dieser Grad der Kontrolle bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen mechanischen oder hydraulischen Pressen:
Servopressen stellen einen bedeutenden Fortschritt in der Umformtechnik dar und ermöglichen es den Herstellern, eine höhere Präzision, Produktivität und Prozessoptimierung bei ihren Stanzvorgängen zu erreichen.
Der Aufbau einer AC-Servopresse besteht aus drei Hauptkomponenten: dem Hauptantriebssystem, dem Stellantrieb und dem Hilfsmechanismus. Das Hauptantriebssystem ist für die Übertragung der Energie vom Servomotor auf den Aktuator verantwortlich, wobei verschiedene Übertragungsarten wie Getriebe, Riemen, Schrauben oder Hydrauliksysteme zum Einsatz kommen.
Der Aktuator, der die Hin- und Herbewegung des Schiebers zur Durchführung des Schmiedevorgangs antreibt, verwendet in der Regel entweder einen Kurbelschiebermechanismus oder einen Kurbelkeilmechanismus. Diese Komponente ist entscheidend für die Umsetzung der Drehbewegung des Servomotors in die für den Schmiedevorgang erforderliche lineare Kraft.
Um die Zuverlässigkeit zu erhöhen und die Prozessmöglichkeiten zu erweitern, verfügt die AC-Servopresse über einen Hilfsmechanismus. Dieses Teilsystem umfasst Komponenten wie Ausgleichszylinder zum Ausgleich des Stößelgewichts, Bremsen für Notstopps und Haltepositionen, Hebevorrichtungen für Wartung und Werkzeugwechsel sowie Positionserfassungsvorrichtungen für eine präzise Steuerung und Überwachung.
Das Hauptantriebssystem von Servopressen lässt sich anhand der Antriebsart des Servomotors in zwei Typen unterteilen: Direktantrieb und Antrieb mit einem Untersetzungsgetriebe. Bei Direktantriebssystemen werden Servomotoren mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment verwendet, die direkt mit dem Stellantrieb verbunden sind. Diese Konfiguration bietet Vorteile wie einen vereinfachten Aufbau, eine hohe Übertragungseffizienz und einen geräuscharmen Betrieb. Die begrenzte Drehmomentabgabe von Direktantriebssystemen beschränkt ihre Anwendung jedoch in der Regel auf Servopressen mit kleiner Tonnage, im Allgemeinen unter 300 Tonnen.
Im Gegensatz dazu verwenden die meisten kommerziellen Servopressen ein Hauptantriebssystem mit einem Verzögerungsmechanismus, der mit einem Mechanismus zur Erhöhung der Kraft gekoppelt ist. Dieser Ansatz ermöglicht den Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Servomotoren mit niedrigem Drehmoment für den Antrieb von Pressen mit großen Tonnagen, die oft 1000 Tonnen überschreiten. In dieser Konfiguration sind drei primäre Übertragungsstrukturen vorherrschend:
Diese Strukturen verstärken effektiv das Motordrehmoment bei gleichzeitiger Reduzierung der Geschwindigkeit und ermöglichen eine präzise Steuerung großer Kräfte. Die Möglichkeit, Hochgeschwindigkeits-Servomotoren mit Untersetzungsgetriebe einzusetzen, ermöglicht nicht nur größere Pressenkapazitäten, sondern bietet auch ein verbessertes dynamisches Ansprechverhalten und eine höhere Energieeffizienz. Diese Konstruktionsphilosophie repräsentiert den aktuellen Trend in der Entwicklung von Servopressen, da sie die Vorteile der Servotechnologie mit den Kraftanforderungen industrieller Schmiede- und Stanzvorgänge kombiniert.
Tabelle 1 Vergleich der Projektparameter
| Projekt | Automatische Roboterlinie | Automatische Linie eines einarmigen Manipulators | Traverse Doppelarmgetriebe Hochgeschwindigkeitsstrecke | Produktionslinie mit einem Schieber und mehreren Stationen | |
|---|---|---|---|---|---|
| Einzeln Linienautomatisierung Kosten | Etwa 12 Millionen Yuan | Etwa 20 Millionen Yuan | Etwa 30 Millionen Yuan | Etwa 15 Millionen Yuan | |
| Liniengeschwindigkeit / SPM | 5~10 | 6~12 | 10~15 | 12~25 | |
| Anwendbarkeit in der Produktion | Mehrere Sorten und kleine Chargen | Mehrere Sorten, mittleres Volumen | Mehrere Sorten und große Mengen | Vielfalt, Masse | |
| Flexibilität der Produktion | hoch | allgemein | allgemein | niedrig | |
| Stabilität der Produktion | niedrig | allgemein | hoch | ||
| Formwechselzeit/min | 15 | 15 | 5 | ５ | |
| Anforderungen an die Presse | Betriebsart | Einzelnes Mal | Einzelnes Mal | Einzeln, kontinuierlich | Kontinuität |
| Pressabstand / M | 6.5~8 | 6~9 | 4.5~7 | ／ | |
| Schieberegler-Hub | Klein | mehr | groß | groß | |
| Höhe der Form | Klein | mehr | groß | groß | |
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, liegt die Taktfrequenz der Hochgeschwindigkeitslinie mit Doppelarmübertragung zwischen 10 und 15 Hüben pro Minute (SPM). Durch den Einsatz einer Servopresse kann der Takt der Hochgeschwindigkeitslinie auf maximal 18 SPM erhöht werden.
Wie in Abbildung 1 dargestellt, hat die Servopresse die Möglichkeit, je nach Situation unterschiedliche Kurven einzustellen.
Abb. 1 Servopresse kann verschiedene Kurven einstellen
Abbildung 2 zeigt den Leistungsfluss während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen.
Abb. 2 Stromflussrichtung des Servomotors während des Betriebs
Wie in Abbildung 3 dargestellt, reduziert die niedrige Ziehgeschwindigkeit die Auswirkungen auf die Matrize, was zu einer Verbesserung der Lebensdauer der Matrize und einer Reduzierung der Kosten führt.
Abb. 3 Schematische Darstellung der Ziehgeschwindigkeit
Eine Verkleinerung der Ausrüstung kann die Investitionen in Anlagen, Infrastruktur und andere Einrichtungen verringern. Wie in Abbildung 4 am Beispiel der Vierfachpresse gezeigt, kann eine traditionelle mechanische Presse Produktionslinie besteht aus einer Mehrstrangpresse und drei Exzenterpressen, was eine Fundamentlänge von etwa 25 Metern erfordert. Im Vergleich dazu würde eine Produktionslinie, die aus vier Servopressen besteht, nur eine Fundamentlänge von etwa 16 Metern erfordern.
Abb. 4 Vergleich zwischen traditioneller mechanischer Presse und Servopresse
Die Hublänge kann auf das für die Produktion erforderliche Minimum eingestellt werden, und die für den Verarbeitungsinhalt geeignete Formgeschwindigkeit kann beibehalten werden.
1) Vollhub-Modus → Die Präzision des unteren Totpunkts kann ± 0,02 mm erreichen.
2) Halbhubmodus (Pendelmodus) → Die Genauigkeit des unteren Totpunkts kann ± 0,02 mm erreichen, was die SPM verbessert.
3) Rückwärtsgang → Genauigkeit des unteren Totpunkts bis zu ± 001 mm.
Der geschlossene Regelkreis gewährleistet die Genauigkeit des unteren Totpunkts, wodurch die Bildung von Graten im Produkt reduziert und die Entstehung von fehlerhaften Produkten verhindert wird.
Einzigartige Servo-Funktion zur automatischen Korrektur der Stanzformhöhe:
Die Positionsänderung des Schiebers kann gemessen und auf ±0,01 mm des voreingestellten Wertes korrigiert werden, indem ein Liniengitter Skala bei jedem Hub, wodurch ein hohes Maß an Genauigkeit im unteren Totpunkt gewährleistet wird.
Position des linearen Gitternetzlineals ↓
Der untere Servo-Totpunkt verfügt über eine automatische Korrekturfunktion, die die Genauigkeit des unteren Totpunkts von ±0,01 mm auch nach längerer Produktion sicherstellt und damit eine hohe Ausbeute an Produkten gewährleistet.
Der geräuscharme Modus, der die Kontaktgeschwindigkeit zwischen dem Läufer und dem FeinblechIm Vergleich zu einer herkömmlichen mechanischen Presse wird der Lärm erheblich reduziert.
Außerdem ist die Matrize nur minimalen Vibrationen ausgesetzt, was zu einer längeren Lebensdauer führt.
Mit dieser Funktion können die Benutzer einen individuellen Schieberbewegungsmodus erstellen, der für ihre Verarbeitungstechnologie geeignet ist, und so die Genauigkeit und Stabilität der Produkte verbessern.
Dies führt zu einer verlängerten Lebensdauer und Produktivität der Matrize sowie zu einem geräuscharmen Stanzen und der Möglichkeit, eine breitere Palette von Materialien zu verarbeiten, darunter Magnesiumlegierungen.
Die Servopresse kann für Prozesse wie Stanzen, Recken, Prägen und Biegen eingesetzt werden und bietet Leistungskurven für verschiedene Materialien. Die Möglichkeit, den Schieber bei gleichbleibendem Druck anzuhalten, verbessert die Qualität des geformten Werkstücks.
Die energieverbrauchenden Komponenten der traditionellen mechanischen Presse, wie Schwungrad und Kupplung, wurden eliminiert, was zu weniger Antriebsteilen und einer vereinfachten mechanischen Übertragungsstruktur führt.
Der Bedarf an Schmieröl wird reduziert und der Hub ist steuerbar. Der geringere Motorverbrauch führt zu einer deutlichen Senkung der Betriebskosten.
Die Servostanze wird hauptsächlich in Produktionsprozessen wie Ziehen, Stanzen, Biegen, Kaltumformung, Prägen und Gesenkprüfung eingesetzt.
Dank der Verwendung von SPS-SteuerungDie Servostanze bietet dank digitaler Technologie und Feedback-Steuerungsmethoden eine fortschrittliche Präzisionssteuerung. Dazu gehört auch die Möglichkeit, die Position des Pressschiebers zu steuern.
Das Überwachungssystem und die Ausgleichssteuerung ermöglichen die Steuerung der Position des Schlittens mit einer Genauigkeit von ±0,01 mm. Der Bewegungsmodus kann programmiert werden und ermöglicht die Steuerung der Geschwindigkeit und der Bahn des Läufers.
Dadurch werden die Stanzgeschwindigkeit, der Lärm und die Vibrationen reduziert, was die Arbeitsumgebung beim Stanzen verbessert und die Lebensdauer des Werkzeugs verlängert.
Außerdem kann die Ausgangskraft des Schiebers mit einer Genauigkeit von ±1,6% der maximalen Ausgangskraft gesteuert werden. Dies ermöglicht die Bildung großer Platten mit hochfesten Stahl- und Aluminiumlegierung Kennzeichen in der Automobilindustrie.
Schwer umformbare Materialien wie Magnesium-, Aluminium- und Titanlegierungen lassen sich durch die Kombination folgender Verfahren leichter umformen Werkzeugkonstruktion und der peripheren Systemsteuerung.
Kipphebel-Servostruktur
Servostruktur mit Direktantrieb der Kurbelwelle
Abbildung 5 zeigt die Schuler Mehrstufenpresse mit doppeltem Servobodenantrieb.
Abb. 5 Schuler-Doppelservo-Untenantriebspresse
Die Presse mit doppeltem Servobodenantrieb wird von zwei separaten Gruppen von Servomotoren angetrieben, eine auf der linken und eine auf der rechten Seite. Diese Motoren treiben die vier Führungssäulen auf jeder Seite an und ermöglichen die Bewegung des Schlittens.
Dank der unabhängigen Übertragungsmechanismen auf der linken und rechten Seite kann der Tisch auf beiden Seiten groß dimensioniert werden, wodurch er sich für große Tische und Pressen mit hoher Tonnage eignet, wie in Abbildung 6 dargestellt.
Abb. 6 Doppelservo-Mehrstationenpresse
Die Presse mit doppeltem Servobodenantrieb nutzt die präzise Steuerung von zwei Gruppen von Servomotoren, um eine synchrone Bewegung des Schiebers auf der linken und rechten Seite zu erreichen.
Im Falle einer exzentrischen Belastung des Läufers kann die Parallelität des Läufers durch eine elektrische Steuerung eingestellt werden, was ihn flexibler und anpassungsfähiger an die Anforderungen des Benutzers macht.
Im Vergleich zu herkömmlichen Pressen verfügt die Presse mit Unterantrieb über eine bessere Stärke der exzentrischen Belastung und Präzisionskurven. Sie erfüllt die Anforderungen an die Genauigkeit und bietet eine bessere Beständigkeit gegen exzentrische Lasten und einen größeren Bereich für die Anwendung exzentrischer Lasten.
Mit der Verschärfung des Wettbewerbs in der verarbeitenden Industrie steigt die Nachfrage nach Servopressen, die hochpräzise, qualitativ hochwertige Produkte mit verbesserter Effizienz herstellen können. Diese Nachfrage wird durch die einzigartigen Vorteile der Servopresse angetrieben, die sich eng an die zukünftige Entwicklung der Schmiedemaschinen anlehnen.
Servopressen bieten eine Vielzahl von Vorteilen, darunter:
Die Fähigkeit der Servopresse, Hub und Umformgeschwindigkeit dynamisch anzupassen, ermöglicht eine fein abgestimmte Steuerung des Umformprozesses. Diese präzise Steuerung gewährleistet eine außergewöhnliche Genauigkeit im unteren Totpunkt, wodurch das Auftreten von Produktgraten erheblich reduziert wird. Darüber hinaus verlängern die aus den optimierten Bewegungsprofilen resultierenden reduzierten Werkzeugvibrationen die Lebensdauer der Werkzeuge, senken die Werkzeugkosten und verbessern die Gesamtanlageneffektivität (OEE).
Das innovative Design von Servopressen stellt einen Paradigmenwechsel gegenüber herkömmlichen mechanischen Pressen dar. Durch den Wegfall von Komponenten wie Schwungrad, Kupplung und Bremse senken Servopressen nicht nur die Betriebskosten der Maschine, sondern minimieren auch die Wartungsanforderungen und verbessern die Zuverlässigkeit. Diese Vereinfachung des Antriebsstrangs ermöglicht kompaktere Konstruktionen und eine einfachere Integration in intelligente Fertigungsumgebungen.
Mit dem Aufschwung von Industrie 4.0 und intelligenten Fertigungsinitiativen werden Servopressen eine immer wichtigere Rolle in wichtigen Fertigungsbereichen spielen. Ihre Anpassungsfähigkeit und Präzision machen sie besonders wertvoll in Branchen wie:
Darüber hinaus entsprechen die Datenerfassungs- und -analysefunktionen von Servopressensystemen dem Trend zu vorausschauender Wartung und Prozessoptimierung in Echtzeit, was ihre Attraktivität in der Präzisionsfertigung weiter steigert.
Berücksichtigen Sie zunächst die erforderliche Genauigkeit der Servopresse.
Die Genauigkeit bezieht sich auf die Präzision, mit der die Presse die vorgegebenen Druck- und Positionssollwerte erreicht. Sie wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter die Auflösung des Treibers, die Empfindlichkeit des Druckaufnehmers, die Präzision des Servomotors und die Reaktionszeit des Gesamtsystems.
Mit der Weiterentwicklung und Integration von Servomotor- und Treibersteuerungstechnologien hat sich die Wiederholgenauigkeit von Servopressen erheblich verbessert. Dies hat ihre Anwendung in verschiedenen Branchen und Prozessen erweitert.
Bei Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit erfordern, muss der Konfiguration der Presse besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Zu den wichtigsten zu bewertenden Komponenten gehören:
Zweitens muss die Konstruktion der Servopresse berücksichtigt werden.
Die Hersteller bieten verschiedene Strukturen von Servopressen für unterschiedliche Anwendungen an. Zu den gängigen Konfigurationen gehören:
Bei der Auswahl der Pressenstruktur sollten Faktoren wie die Größe des Werkstücks, der erforderliche Zugang, die verfügbare Stellfläche und die Prozessanforderungen berücksichtigt werden.
Servopressen können eine Vielzahl von Funktionen ausführen, darunter:
Jede Funktion kann spezifische strukturelle Merkmale oder Fähigkeiten erfordern. Zum Beispiel könnte ein Tiefziehvorgang eine Presse mit längerem Hub und höherer Tonnagekapazität erfordern, verglichen mit einer einfachen Stanzanwendung.
Bei der Auswahl einer Servopresse ist es entscheidend, Ihre spezifischen Produkt- und Prozessanforderungen zu analysieren. Berücksichtigen Sie Faktoren wie:
Durch die sorgfältige Bewertung dieser Faktoren und ihre Abstimmung auf die verfügbaren Servopressen-Optionen können Sie eine optimale Leistung, Effizienz und Qualität Ihrer Metallumformungsprozesse sicherstellen.
Die Stanzindustrie steht an der Schwelle zu einem bedeutenden Wandel, der durch die Einführung der Servopressentechnologie vorangetrieben wird. Diese Innovation verspricht, die Wettbewerbsfähigkeit der Stanzunternehmen erheblich zu verbessern und die Entwicklung in verschiedenen Bereichen der Stanzindustrie zu beschleunigen.
Obwohl das Potenzial der Servopressentechnologie immens ist, steht ihre breite Einführung vor Herausforderungen. Die Technologie ist nach wie vor kapitalintensiv und in einigen Fällen operativ instabil, da viele Hersteller die Kerntechnologie der Servopressen nicht vollständig beherrschen. Diese technologische Lücke stellt ein Hindernis für kleinere, margenschwache Stanzbetriebe dar, insbesondere vor dem Hintergrund der derzeitigen Konjunkturabschwächung und der geringeren Rentabilität in den automobilzentrierten Fertigungssektoren.
Da sich die wirtschaftlichen Bedingungen jedoch verbessern, wird die Nachfrage nach Servopressen voraussichtlich ansteigen. Es wird erwartet, dass Branchenführer in den nächsten 5-10 Jahren kosteneffiziente und zuverlässige Servopressenlösungen entwickeln werden, was die Wettbewerbsfähigkeit der Stanzindustrie insgesamt steigern dürfte. Die Integration von AC-Servomotoren in Pressenantriebe stellt einen Paradigmenwechsel dar und bietet ein noch nie dagewesenes Maß an Flexibilität, Intelligenz und Betriebseffizienz. Dieser Technologiesprung steht im Einklang mit der Entwicklung der nächsten Generation von Umformanlagen.
Der Markt für Servopressen steht vor einer raschen Entwicklung. In dem Maße, in dem die entsprechenden Technologien reifen und der Wettbewerb mit importierten Produkten zunimmt, erwarten wir eine deutliche Senkung der Marktpreise für die Servotechnik. Diese Preisanpassung in Verbindung mit technologischen Fortschritten dürfte die Einführung von Servopressen in einem breiteren Spektrum von Umformtechnik-Anwendungen beschleunigen.
Zu den Schlüsselfaktoren, die die zukünftige Landschaft der Servopressentechnologie beeinflussen werden, gehören:
Da die Technologie immer ausgereifter und zugänglicher wird, werden Servopressen die Produktivität, Präzision und Vielseitigkeit in der Metallumformung neu definieren und letztlich die Wettbewerbslandschaft der globalen Stanzindustrie umgestalten.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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