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Präzise Hydraulik ersetzt massiven Stahlbau

Date: 2018-05-11
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Hubgestelle von Schnupp für die Einarbeitung von Pressenwerkzeugen benötigen kein Fundament. Um die Projektlaufzeit bei vier aktuellen Maschinen zu verkürzen, simulierten die Konstrukteure mit Unterstützung von Bosch Rexroth die Hubgestelle.

Präzise Hydraulik ersetzt massiven Stahlbau

Das Hubgestell benötigt keine Pressengrube und kann flexibel ab- und an anderen Stellen wieder aufgebaut werden. Bild: Bosch Rexroth


Konzentriert fährt der Bediener die Idealposition des Pressenstößels in hundertstel Millimeter Schritten an, um das Werkzeug für die Karosseriefertigung exakt einzuarbeiten. Das Hubgestell von Schnupp ist erst vor einer Woche von einer anderen Position in der Halle in den Werkzeugbau verschoben worden, um die Fertigung eines neuen Automodells vorzubereiten. Die Besonderheit: Die Konstruktion des Hubgestells kommt ohne Pressengrube aus. Es wird einfach auf den Hallenboden aufgedübelt. Der Werkzeugwechselwagen bildet zugleich den Unterholm. Kraft und Genauigkeit erreicht die ohne Werkzeug 90 Tonnen schwere Maschine über vier Hydraulikachsen von Rexroth, die den Stößel mit hoher Präzision im Gleichlauf bewegen.


Immer wenn im Presswerk eines Automobilherstellers neue Karosserien hergestellt werden sollen, müssen die entsprechenden Werkzeuge eingearbeitet werden, damit von Anfang an die Spaltmaße und Geometrien stimmen. Das geschieht traditionell auf Pressen, die nicht für die Tagesproduktion genutzt werden.

Das Vorhalten dieser Pressen ist aber zunehmend unwirtschaftlich. Eine Alternative sind relativ teure Tryout-Pressen. „Unsere Hubgestelle dagegen sind intelligente Pressen“, betont Franz Spanfeldner, Vertriebsleiter und Prokurist bei Schnupp. Das familiengeführte, international tätige Sondermaschinenbau-Unternehmen hat seine Wurzeln in der Hydraulik. Rund 160 Mitarbeiter entwickeln und bauen Lösungen rund um die Mobil- und Stationärhydraulik sowie wirkmedienbasierte Umformung und Automatisierung.


Präzise Hydraulik ersetzt massiven Stahlbau

Die sicherheitsbezogenen Pressenmodule haben eine Baumusterprüfung der Berufsgenossenschaft und erfüllen den Performance-Level e nach EN ISO 13849-1 sowie die höchste Kategorie 4 der DIN EN 693:2009. Bild: Bosch Rexroth


Variables Konzept ständig weiterentwickelt


Präzise Hydraulik ersetzt massiven Stahlbau


Die intelligente Presse erreicht Kraft und Präzision durch vier Hydraulikachsen. Vier Maschinen sind für die Vormontage auf engstem Raum aufgebaut. Bild: Bosch Rexroth


Seit Anfang der 2000er Jahre entwickelt und fertigt es Hydraulikpressen in verschiedenen Ausführungen, mit oder ohne Unterholm, Stößel starr oder drehbar, konventionelle Stößelführung oder nur mit Lageführung sowie mit unterschiedlichen Schließkräften und Genauigkeiten. Der Kundenwunsch und der Fokus in seiner Aufgabenstellung geben die Konstruktion vor. Die aktuelle und patentierte Entwicklung ist hinsichtlich Präzision, Flexibilität und Kosten optimiert. Das Konzept überzeugte zwei deutsche Automobilhersteller, die unabhängig voneinander je zwei Hubgestelle orderten.


Konstruktion und Inbetriebnahme beschleunigt

Um die Projektlaufzeit der vier aktuellen Maschinen zu verkürzen, simulierten die Konstrukteure gemeinsam mit den Spezialisten für Umformtechnik bei Bosch Rexroth die Hubgestelle. Dabei nutzten sie mit Simster eine modellbasierte Multidomain-Simulationsplattform zur Modellierung und Optimierung geregelter Antriebssysteme. Noch bevor die erste Schraube an dem Hubgestell gedreht wurde, testeten die Konstrukteure alle Bewegungsabläufe und Reglerstrukturen. „Entscheidend bei einer solchen Simulation ist, dass die Ergebnisse richtig interpretiert und in entsprechende Regelachsen umgesetzt werden. Hier hat Bosch Rexroth eben eine riesige Erfahrung“, erklärt der Vertriebsleiter.

Nach Freigabe des Konzepts durch die Automobilhersteller konnte zügig die Fertigung, Montage und Inbetriebnahme der bereits im Rechenmodell getesteten Hubgestelle erfolgen. Parallel zur Montage nahmen die Techniker mit Simster die von Schnupp geschriebene Software in Betrieb. Simster sorgt für einen exakten Gleichlauf der vier Hydraulikzylinder zueinander und hohe Positioniergenauigkeit der Maschine. Beim Automobilhersteller dauerte die Inbetriebnahme drei Wochen.

Sichere Pressenmodule mit Baumusterprüfung

Präzise Hydraulik ersetzt massiven Stahlbau

Auf dem Hubgestell der Maschine hat der Hersteller das Hydraulikaggregat in aufgelöster Bauweise aufgebaut. Die besonders leise arbeitende Innenzahnradpumpe von Rexroth trägt dazu bei, dass die Maschine den Grenzwert von 75 Dezibel einhält. Bild: Bosch Rexroth


Die Steuerung regelt die Ventile der Steuerblöcke, die auf dem modular aufgebauten Steuerplattensystem IH04 von Rexroth basieren. Die zu Pressenmodulen zusammengefassten Platten folgen einem standardisierten Steuer- und Sicherheitskonzept. Daraus kombiniert das Unternehmen alle notwendigen Bewegungsabläufe wie die schnelle Senkbewegung, Präzisionshub und Rückzug. Für die sicherheitsbezogenen Pressenmodule liegt eine Baumusterprüfung der Berufsgenossenschaft vor. „Das hat unsere Konstruktion natürlich weiter beschleunigt, weil damit sehr viele Dokumentationsaufgaben und eine aufwendige Einzelabnahme entfallen“, so Spanfeldner. Die Pressenmodule erfüllen den Performance Level e nach EN ISO 13849-1 sowie die Anforderungen der DIN EN 693:2011.

Das Funktionsspektrum des Steuerplattensystems IH04 bildet den neuesten Stand der Technik ab und beinhaltet unter anderem eine Presskrafteinstellung, langsames Einfahren auch mit Federwerkzeug, verschiedene Eilgangmodi sowie Load-Sensing und Regelventil mit Richtungserkennung. Auch Sonderlösungen lassen sich auf Grundlage des standardisierten Ansatzes realisieren, ohne wie bisher eine individuelle Steuerplatte fertigen zu lassen. Das modulare Konzept ermöglicht eine einheitliche Programmstruktur über alle Baugrößen von Pressen hinweg und reduziert dadurch den notwendigen Programmieraufwand.

Die Pressenmodule regeln vier Hydraulikachsen im Gleichlauf. Dazu setzt der Hersteller modifizierte Standardzylinder von Rexroth mit verlängerten Kolbenstangen, speziellen Dichtungssystemen und integrierten Füllventilen ein. Inkrementelle Wegmesssysteme sorgen für eine Positioniergenauigkeit von 0,01 Millimeter.

Leises Aggregat in aufgelöster Bauweise

Oben auf dem Hubgestell der Maschine hat das Unternehmen das Hydraulikaggregat in aufgelöster Bauweise aufgebaut. Die installierte Leistung des Haupantriebs beträgt 90 Kilowatt. Verschiedene Pumpenausführungen und -schaltungen erfüllen unterschiedliche Prozessanforderungen. Eine Speicher-Lade-Schaltung deckt Leistungsspitzen ab und der Förderstrom erreicht in der Spitze bis zu 350 Liter pro Minute bei einem Arbeitsdruck von 280 bar.

Da die Hubgestelle ausdrücklich auch außerhalb der eigentlichen Presswerke einsetzbar sein sollen, dürfen sie nur ein vergleichbar niedriges Arbeitsgeräusch erzeugen. Die besonders leise arbeitende Innenzahnradpumpe von Rexroth trägt dazu bei, dass die mittlere Geräuschemission den in der Automobilindustrie geltenden Grenzwert von 75 dB(A) einhält.









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