Servo-Exzenterpressen mit Direktantrieben

Auf der Euroblech in Hannover ist Baumüller mit einer funktionsfähigen Mini-Servopresse vertreten. Für Hersteller und Anwender von Metallumformungsmaschinen wird eine Antriebskombination aus einem DST2-High-Torque-Motor und einem Servox-Getriebe von Nidec Desch vorgeführt.

Intelligente Antriebslösung für Pressen: Der b maXX-Netzwechselrichter erhöht die Zwischenkreisspannung (1), erweitert dadurch den Drehzahlbereich des Motors (2) und speist überschüssige Energie ins Netz zurück (3). Voraussetzung dafür ist ein gemeinsamer Zwischenkreis. – Bild: Baumüller Nürnberg GmbH

Im Vergleich zu konventionellen mechanischen Pressen weisen Servopressen laut Hersteller Vorteile bei der Produktivität und Produktqualität sowie eine höhere Flexibilität auf. Dies ermöglicht eine Anpassung des Bewegungsprofils im Umformprozess sowie die Verbesserung von Taktzeiten, Werkzeugverschleiß und Energieverbrauch. Zudem reduziert sich durch den Wegfall bestimmter Komponenten die Anzahl der Verschleißteile, was den Wartungsaufwand senkt. Die Systemlösung für Servopressen setzt sich aus einem DST2-High-Torque-Motor, einem b maXX-Netzwechselrichter, einem b maXX-Servoumrichter, Steuerungstechnik und einem Softwarepaket zusammen.

Um die Flexibilität im Umformprozess zu nutzen, können Schwungradpressen durch eine Umrüstung des Antriebssystems und der Steuerung aktualisiert werden. Nach Angaben des Herstellers ist dies oft kostengünstiger und schneller als ein Neukauf. Eine mechanische Schwungradpresse lässt sich in der Regel mit geringem Konstruktionsaufwand in eine Servo-Exzenterpresse überführen. Nach der Demontage des alten Antriebssystems und einer Prüfung der Mechanik können die High-Torque-Motoren an das bestehende Getriebe integriert werden. Durch den Einsatz der b maXX-Servoantriebe und des Steuerungspakets wird ein dynamischer Betrieb der Anlage ermöglicht. Da Komponenten wie Kupplungen, Bremsen oder Keilriemen entfallen, ist die modernisierte Maschine wartungsärmer.

Die Wahl des Antriebssystems hängt primär vom produzierten Werkstück und der Maschinenkonfiguration ab. Die verschiedenen Kombinationen der b maXX-Servoumrichter ermöglichen eine spezifische Antriebsarchitektur, die laut Anbieter neben der Prozessqualität auch den Energieverbrauch und die Energiespitzen reduziert. Kern des Systems ist ein gemeinsamer Zwischenkreis, der den Netzwechselrichter (Ein- und Rückspeiseeinheit) mit dem Servoumrichter verbindet. Dieser Verbund erlaubt es, höhere Energiemengen in den Zwischenkreiskapazitäten zu speichern. Dadurch werden prozessbedingte Lastspitzen abgefangen, sodass die elektrische Anschlussleistung geringer ausgelegt werden kann, was die Anschlusskosten reduziert.

Ein weiterer Aspekt des Zwischenkreisverbundes ist die Nutzung rekuperierter Energie während des Umformprozesses. Beim Abbremsen nach dem Umformhub wird Bremsenergie frei, die im Zwischenkreis gepuffert und für den nächsten Prozessschritt verwendet wird, wodurch der Gesamtenergiebedarf der Presse sinkt. Zudem regelt das System die Zwischenkreisspannung von 400 auf 760V hoch, was die Motorkennlinie verschiebt. Dies erweitert den verfügbaren Drehzahlbereich und kann in vielen Anwendungen eine geringere Dimensionierung der Motoren ermöglichen.

Zusätzlich kann der Netzwechselrichter überschüssige Energie aus dem Zwischenkreis in das Versorgungsnetz zurück speisen. Dies reduziert den Energiebedarf und die Kosten. Durch diese Rückführung können Bremswiderstände kleiner dimensioniert werden oder vollständig entfallen.