Konstruktion optimiert - Kosten reduziert

Pressentechnik - Teil 6

Im 6. Teil der „Pressentechnik“ stellt ein Karlsruher Pressenbauer seine Lösung zur Kostenreduzierung durch optimierte Pressenkonstruktion vor.

29. April 2004

Der allgemeine Zwang zu Kostensenkungen führt heutzutage zu reduzierten Investitionsbudgets. Gleichzeitig müssen neu anzuschaffende Pressen für die Blechverarbeitung eine hohe Produktivität und vielfältige Funktionalität aufweisen, um den häufig wechselnden Anforderungen gerecht zu werden. Diese gegensätzlichen Forderungen können durch ein modifiziertes Pressenkonzept in weitem Maße realisiert werden. Hierzu wurde das klassische Konzept der Doppelständerpressen weiterentwickelt und vereint nun wesentliche Merkmale, wie ein großes Führungsverhältnis bei reduzierter Bauhöhe, eine flurebene Aufstellung trotz Ziehkissen, Schnittschlagdämpfung ohne Verlust nutzbarer Tischfläche, großzügige seitliche Ständerdurchgänge ohne Steifigkeitsverlust sowie die Tischmittenabstützung für erhöhte Teilequalität.

Das Führungsverhältnis einer Presse (f = Führungshöhe / Tischbreite) hat in Verbindung mit einem hochwertigen Führungssystem beispielsweise bei Schneidarbeiten maßgeblichen Einfluß auf die Teilequalität. Je besser die Führung der Presse ausgelegt ist, desto geringer kann der Schneidspalt im Werkzeug gewählt werden ohne daß der Werkzeugverschleiß dadurch ansteigt.

Hohes Führungsverhältnis

Ein enger Schneidspalt ist jedoch entscheidend für das Stanzen hochwertiger Teilequalitäten. Mit dem Konstruktionsprinzip des hochgezogenen Stößels kann dies erreicht werden ohne daß sich die Pressenbauhöhe vergrößert. So sind Führungsverhältnisse von 0,8 bis 1 bei Pressenhöhen realisierbar, bei denen sich der Preßwerker bisher mit Führungsverhältnissen von 0,5 bis 0,7 begnügen mußte. Diese Bauweise ermöglicht in gleichem Maße die Nutzung vorhandener höhenbegrenzter Räumlichkeiten. So können beispielsweise häufig Umbauarbeiten im Decken-/Dachbereich entfallen. Gleichzeitig wird die Einbringung und Aufstellung vereinfacht. Es sind somit erhebliche Einsparpotentiale im Bereich der Investitions-Nebenkosten erreichbar.

Ein hohes Führungsverhältnis in Verbindung mit geringen Durchbiegungswerten und hohen außermittigen Belastungen ist ein Garant für niedrigen Werkzeugverschleiß und somit Betriebmittelkosten-Minimierung.

Modifizierte Ziehkissenkonstruktion

In nicht unerheblicher Größenordnung fallen bei der Neuanschaffung von doppelt wirkenden Pressen weitere Nebenkosten an. Einen großen Anteil daran haben die Kosten für die Schaffung von Fundamentgruben sowie die nach Pressenaufstellung benötigten Fundamentabdeckungen. Der Grund für die benötigte Fundamentgrube ist häufig das Ziehkissen sowie die Servicezugänglichkeit der Ziehkissenhydraulik. Durch Modifikation der üblichen Ziehkissenkonstruktionen sind ohne Funktions- oder Qualitätsunterschiede Optimierungen im Ziehkissenaufbau erreicht worden, die eine flurebene Pressenaufstellung ermöglichen. Dies ist bei Ziehkissenhüben bis circa 200 mm und in der Größenordnung der dargestellten Presse im Bereich einer ergonomischen Pressentischhöhe möglich. Selbstverständlich muß in diesem Zusammenhang großes Augenmerk auf die Servicezugänglichkeit der Ziehkissenhydraulik gerichtet werden. So müssen sämtliche Ventile und Rohrleitungen ohne Ausbau von Maschinenkomponenten erreichbar sein. Gelingt es wie bei der dargestellten Presse, diese Anforderungen alle zu erfüllen, dann ist eine „fundamentlose Aufstellung“ möglich. Der Hallenboden muß lediglich eine ausreichende Tragfähigkeit aufweisen. Eine aufwendige bauseitige Fundamentgrube mit zusätzlichen Abdeckungen um die Presse herum kann entfallen.

Häufig werden hydraulische Pressen multifunktionell eingesetzt. So müssen die Maschinen wechselnd einfach oder zweifach wirkend aber auch als Stanzpresse genutzt werden können.

Schnittschlagdämpfer

Ebenso müssen komplexe Kombinationen aus Umform- und Schnittoperationen möglich sein. Um bei Schneidoperationen eine hohe Schneidqualität, geringen Werkzeugverschleiß und eine reduzierte Geräuschbelästigung der Pressenbediener zu erreichen, werden verschiedene Systeme zur Schnittschlagdämpfung eingesetzt. Das Grundprinzip dieser Dämpfer basiert immer auf der Verdrängung eines Ölvolumens aus den Dämpfungszylindern. Wesentliche Kriterien beim Einsatz von Dämpfungszylinder die vom Pressentischniveau aus gegen den Stößel wirken, sind der Platzbedarf sowie die Anordnung der Dämpfer.

Einfache Lösungen, bei denen die Dämpfungszylinder einfach auf den Pressentisch aufgesetzt werden, reduzieren die nutzbare Tischbreite um den zweifachen Durchmesser der Dämpfungszylinder. Eine Lösung dieser Problematik ergibt sich durch die Anordnung der Dämpfer in den Seitenständern der Presse. Der Pressentisch bleibt somit in der vollen Breite nutzbar, beziehungsweise die Presse muß nicht wegen der Dämpfungszylinder mit größerer Tischbreite ausgeführt werden. Bei dieser Vorgehensweise muß jedoch die benötigte Bandbreite des in Querrichtung durchlaufenden Materials berücksichtigt werden. Um den notwendigen Freiraum im Inneren der Seitenständer zu erreichen, dürfen dort keine statisch tragenden Bauteile des Pressenkörpers angeordnet sein. Die Lösung des Gegensatzes aus statischen Anforderungen und Nutzung des Ständerinneren führt zu einer modifizierten Ständerkonstruktion, die den Ständerinnenraum komplett nutzbar macht. Somit können die Anforderungen der Schnittschlagdämpfung und der seitlichen Materialzuführung konstruktiv so umgesetzt werden, daß die Presse weder in Ihren Tischabmessungen noch in ihren Außenabmessungen vergrößert werden muß. Der Forderung nach reduzierten Investitionskosten kann hiermit ebenfalls Rechnung getragen werden.

Kühlsystem für die Hydraulik

Ein weiterer Aspekt, der in die Betrachtung der Gesamtkosten mit einfließen muß, ist die Auslegung des Kühlsystems der Presse. Zur Erreichung einer dauerhaft optimalen? Betriebtemperatur der Pressenhydraulik und damit zur Vermeidung von vorzeitigem Verschleiß ist eine Kühlung des Hydrauliksystems notwendig. Die Standardlösung hierfür ist die Verwendung eines Öl-Wasser-Wärmetauschers. Voraussetzung ist das Vorhandensein eines bauseitigen Kühlkreislaufes mit Rückkühlanlage oder die Nutzung von Frischwasser zur Kühlung. Ist kein Kühlkreislauf vorhanden, steht als Alternative zur Nutzung von teurem Frischwasser der Einsatz eines Öl-Luft-Kühlers zur Verfügung. Die sonst anfallenden hohen Betriebskosten bedingt durch die Preise für Frischwasser können damit vermieden werden.

Erschienen in Ausgabe: 04/2004