Das Forschungsvorhaben befasste sich mit der Entwicklung einer Anlage zum Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS). Ein Koppelgetriebe im Antrieb einer mechanischen Schnellläuferpresse soll die zum HGSS benötigte Schneidgeschwindigkeit von 2 m/s bereitstellen. Damit galt es zu Beginn das Koppelgetriebe entsprechend auszulegen, um die Geschwindigkeit zu erreichen und alle weiteren Randbedingungen einzuhalten. Dies geschah in der Getriebesynthese wobei insgesamt acht verschiedene Getriebevarianten entworfen wurden.
Im Anschluss erfolgte die Auslegung eines dynamischen Ausgleiches durch zusätzliche Getriebeglieder, zur Reduktion der auf das Fundament wirkenden Kräfte für die finale Getriebevariante. Das Ergebnis dieser Massenausgleichssynthese sind drei unterschiedliche Massenausgleichsvarianten, aus denen, unter vor allem konstruktiven Gesichtspunkten, eine auszuwählen war. Zu jedem Zeitpunkt des Vorhabens wurden verschiedenen Simulationstools für die Starrkörper- und die Finite-Elemente-Analyse in den Entwicklungsprozess eingebunden. Unter Zuhilfenahme des CAD ist aus dem finalen Getriebeentwurf und der ausgewählten Massenausgleichsvariante ein Funktionsmuster der Presse konstruiert, gefertigt und in Betrieb genommen worden. Dieses Funktionsmuster diente als Plattform für den Aufbau eines Messsystems zur Überprüfung der Bewegungskenngrößen des Stößels und der Wirksamkeit des Massenausgleichsystems. Diese Messungen konnten die simulativ erzeugten Ergebnisse bestätigen.
Wichtige Erkenntnisse aus dem Vorhaben sind:
Eine Presse zum HGSS kann nicht geometrisch skaliert werden. Dies liegt an der durch den Prozess vorgegebenen invarianten Anschnittgeschwindigkeit. Sie gibt für jede Kombination aus Nennkraft, Baugröße, Drehzahl etc. einen Punkt der Stößelbewegung fest vor und macht somit eine Neuauslegung der Presse für jede Veränderung der Pressenparameter nötig.
Zu jedem Zeitpunkt der Auslegung ist die konstruktive Machbarkeit zu prüfen. Dies liegt am Zusammenhang zwischen Kinematik, Kinetostatik und Konstruktion. Die Kinematik liefert als Resultat die konkrete Geometrie des Getriebes, welche in der Konstruktion eine räumliche Ausdehnung und damit Masse erhält. Bereits nach der Konstruktion sind zum Teil Änderungen an der Kinematik nötig um Bauraumproblemen aus dem Weg zu gehen. In der kinetostatischen Betrachtung ermittelte Lager- und Bauteillasten können sich ebenfalls auf die Kinematik auswirken. Eine sehr frühzeitige Überprüfung der konstruktiven und fertigungstechnischen Umsetzbarkeit eines Kinematikentwurfes ist daher ratsam.
Das sechsgliedrige Koppelgetriebe ist für die Umsetzung des Hochgeschwindigkeitsscherschneidens auf mechanischen Pressen sehr gut geeignet. Es bietet viele Auslegungsfreiheitsgrade, welche eine Anpassung des Getriebes an die äußeren Bedingungen erlauben. Zudem kann es mittels verschiedener, zum Teil frei verfügbarer Software, entworfen werden und ist in VDI-Richtlinien gut dokumentiert (z.B. [VDI2142]).
Das IGF-Vorhaben „Mechanische Schnellläuferpresse mit Koppelrastgetriebe“ wurde unter der Fördernummer AiF 17470N von der Forschungsvereinigung EFB e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 407 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.
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Das Forschungsvorhaben befasste sich mit der Entwicklung einer Anlage zum Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS). Ein Koppelgetriebe im Antrieb einer mechanischen Schnellläuferpresse soll die zum HGSS benötigte Schneidgeschwindigkeit von 2 m/s bereitstellen. Damit galt es zu Beginn das Koppelgetriebe entsprechend auszulegen, um die Geschwindigkeit zu erreichen und alle weiteren Randbedingungen einzuhalten. Dies geschah in der Getriebesynthese wobei insgesamt acht verschiedene Getriebevariante...
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