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Antriebe

Volle Kraft voraus für die Umformtechnik

| Autor: Stefanie Michel

In der Umformtechnik sind für die Hauptantriebe von Pressen leistungsstarke Motoren gefragt. Lange waren Hydraulikantriebe das Maß der Dinge, doch heute geht der Trend zu Direktantrieben. Ein Überblick zeigt aktuelle Lösungen und deren Energiesparpotenzial.

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( Bild: Bosch Rexroth )

Servopressen kommen in der Umformtechnik mehr und mehr zum Einsatz, denn sie gelten als energieeffizient und flexibel an den Umformprozess anpassbar. Während bei mechanischen Pressen ein Elektromotor über einen Antriebsriemen das Schwungrad antreibt, das die Kraft über ein Getriebe an den Stößel überträgt, sorgen Torquemotoren bei Servopressen für einen direkten Antrieb der Stößelpleuel. Schwungrad und Getriebe sind somit nicht erforderlich. Solche Antriebe bieten sich vor allem dann an, wenn die Umformkräfte meist unter 50 kN für den eigentlichen Prozess liegen, der Umformhub von Werkstück zu Werkstück variiert oder das Produkt nicht mit Hydrauliköl in Verbindung kommen soll.

Leistungsstarke Torquemotoren als effizienter Hauptantrieb

Die dafür nötigen Torquemotoren sind inzwischen so leistungsstark, dass sie zunehmend Hydraulikantriebe in Pressen verdrängen. Ihr Vorteil ist: Sie liefern das maximale Drehmoment bereits bei geringen Drehzahlen; allerdings wird für den Umformprozess ein hoher Spitzenstrom benötigt. Betrachtet man ihre Eigenschaften, zeigt sich ein hoher Anspruch, denn die Direktantriebe müssen einerseits besonders robust sein, um den hohen mechanischen Beanspruchungen in der Umformtechnik gewachsen zu sein. Andererseits sollen sie sich durch Dynamik und Präzision auszeichnen. Einer der Anbieter ist Oswald Elektromotoren, der solche Direktantriebe kundenspezifisch für Drehmomente bis 200.000 Nm entwickelt und fertigt – beispielsweise für die Pressen von Schuler. Alle Motoren dieser Baureihe TF sind flüssigkeitsgekühlt und dadurch geräuscharm und erreichen – je nach Modell – Drehzahlen bis 3000 min-1. Unter dem Namen Simotics T Heavy Duty bietet beispielsweise auch Siemens Torquemotoren für Prozesse an, bei denen hohe Kräfte aufzubringen sind. Sie erreichen Nenndrehzahlen bis 1200 min-1 und Nenndrehmomente bis 15.000 Nm. Besonders die Variante mit Achshöhe 400 mm soll sich durch präzisen Rundlauf sowie hohe Dynamik auszeichnen und sich ganz besonders für große Maschinen eignen.

Vorteile unterschiedlicher Antriebskonzepte vereinen

Solche leistungsstarken Direktantriebe kommen als Hauptantriebe in Servopressen zum Einsatz. Hier spielt der Wirkungsgrad eine große Rolle, denn dieser Antrieb muss die größte Leistung in einer Presse erbringen, ist also auch der größte Verbraucher. Somit sorgt ein hoher Wirkungsgrad für eine geringere Verlustleitung und senkt die Betriebskosten sowie den Wärmeeintrag.

Der klassische Pressenantrieb hingegen läuft über ein Schwungrad. Das ist deutlich günstiger und kann Energie speichern, ist aber recht träge. Die Servopresse ist dagegen teuer und hat eine hohe Leistungsaufnahme. Da die Energie für die Bewegung und den Umformprozess bei Servopressen ausschließlich von den Servoantrieben zur Verfügung gestellt wird, kommt es wegen starker Beschleunigung und anschließendem starken Bremsen zu einem Pendeln von Energie. Diesen Effekt nutzt Siemens bei seiner Lösung mit Energiespeichermodulen aus, sodass die Beschleunigungs- und Bremsenergiespitzen in der Maschine gehalten werden und nicht mehr vom speisenden Netz der Fabrik geliefert werden müssen. Damit liege die Anschlussleistung für eine Servopresse auf dem Niveau einer vergleichbaren konventionellen Presse.

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