Spektrum wurden folgende, repräsentative Pro zesspara - meter angenommen: • Das Arbeitsvermögen des Kurzhubgesenk - hammers beträgt 50 KJoule, die Ge senk ge - schwin digkeit bis zu 5,5 m/s. • Die Beschleunigungswerte des Schmiede - werkstücks ergeben sich als Rechengröße aus einem Musterschlag und betragen bis 1500 x Erdbeschleunigung. • Die Schlagfrequenz liegt bei 0,75 x pro sec. • Es wird von 50 mm Längung der Schmie de - teilenden beim Umformprozess ausgegangen. • Die Längentoleranz des Schmiederohlings darf +/- 3mm nicht überschreiten. • Handhabung mittels handelsüblichen Sechs - achs-Knickarmroboter. Um handelsübliche Knickarmroboter als dem Greifsystem nachgelagerte Manipula toren einsetzen zu können, war es ein definiertes Ent - wick lungsziel, die Stoßbelastung der Ge lenk - achsen des Roboters so gering wie möglich zu halten. Nur wenn die durch den Schmie de schlag eingebrachten hohen Be las tun gen vom End ef - fek tor aufgenommen und hinreichend kom - pensiert werden ist davon auszugehen, dass die Knick arm ro bo ter ge mein sam mit den End ef fek - toren im Um feld des Schmiede ham mers dauerhaft und damit besonders wirtschaft lich arbeiten. Um konstruktionsbegleitend treffsichere Aus - sagen zum mechanischen sowie thermischen Ver halten von Strukturen machen zu können, stellt der Einsatz von CAE-Techno logien ein unumgängliches Werkzeug dar. Im Pro jekt ver - lauf werden fallspezifisch Hil fen zu Fragen der Betriebsfestigkeit, der Dy namik und der Opti - mie rung gegeben und insbesondere beim frühzeitigen Einsatz Zeit und Kosten reduziert. Im gegebenen Fall wurde Mithilfe transienter FEM die Reaktion unterschiedlicher Ausfüh rungs for - men im Gesamtsystem auf den Eintrag der Stoß - ener gie durch den Schmiedeschlag simuliert. Aufbau des Greifsystems Im Rahmen einer ersten Voruntersuchung wurden alternative Ausführungsformen der Greif finger verglichen. Simulations ergeb nisse zeigen auf, dass im gegebenen Fall ein gerader, stabförmiger Greiffinger zur Auf nahme der durch den Schmiedeprozess eingebrachten stoß - artigen Erregung ungeeignet ist. Als dynamische Reaktion käme es zu einer wellenartigen Aus breitung der Ver for mung durch die Struktur (Bild 1). Ein bogenförmiger Greif finger reagiert auf Stoß anregung günstiger. Die Anregung klingt sowohl im zeitlichen Verlauf rasch ab, als sich auch eine entschieden homogene Span - nungsverteilung in nerhalb des Greif sys tems, Bild 2, ergibt. In iterativer Vorgehensweise wurden virtuelle Prototypen insbesondere bezüglich der La ge - rung der Greiffinger optimiert. Die Po si tion zentral am Roboterflansch stellt sich als besonders günstig dar. Die Reak tions kräf te der Auf la ger - stellen in Y- und Z-Rich tung so wie der Dreh - momentverlauf um die X-Achse, siehe Bild 3, ergeben sich direkt am Nullpunkt der Y- und ZAchse als minimal. Letzteres ist auf die gegenüber der La ger basis entkoppelte Aufhängung, ver gleichbar mit einer Kirchen glocke, zurückzuführen. Dies gilt sowohl für den Span nungs - verlauf innerhalb der Bauteile des End effektors, als auch für den Stoßeintrag des nachgelagerten Manipulators, siehe Bild 4, gelbe Kurve im Moment/Zeit-Diagramm. Fol gerichtig sollte die Anbindungsplatte des Greifsystems ohne Zwi - schenadapter möglichst kurz auskragend am Ro boter angeschraubt werden, siehe Bild 5. Die Lagerung der Greiffinger ist mit wartungsfreien Kunststoffgleitlagern aufgebaut, die auf einer Lagerbuchse sitzen. Wartungs freie La - ger ersparen aufwendige Dauer schmier a nlagen und leicht zugängliche Schmier stellen. Bei richtiger Werkstoff aus wahl können sie hohen Tem - pe raturen ausgesetzt werden und besitzen bei geringem Ei gen gewicht hohe Druckfestigkeit. Zu dem sind sie resistent gegen Stoßbelastung und zeigen hervorragende Dämpfungs eigen - schaf ten. Die Lagerbuchse ist gegenüber dem Lager - zapfen der Anbindungsplatte mit einer Gum mi - schicht verbunden. Ein Vorteil der gemeinsamen Lagerstelle für beide Greif finger liegt darin, dass die durch den Schmiedeschlag aufgenommene Energie des unteren Greiffingers über die Lagerbuchse an den oberen Greif fin ger weitergegeben wird. Der Impuls ist Funktion von Masse und Ge - schwin digkeit. Wird also das Gewicht insbesondere der beiden hochbeschleunigten Greif finger optimiert, so sollte sich dies po si tiv bezüglich der Belastungen im Haupt lager und somit auch minimierend bezüglich Stoß eintrag zum Ro bo - ter auswirken. Anlagen und Lösungen für die Wärmebehandlung von Schmiedeteilen Entkohlungs- und zunderfreies Glühen z.B. in Schutzgas- Rollenherdofen-Anlagen AICHELIN Ges.m.b.H. AICHELIN Service GmbH EMA Indutec GmbH www.aichelin.com www.ema-indutec.com Group „Wir leben Zuverlässigkeit“ Bild 1: Stabförmiger Greiffinger. Bild 2: Gebogener Greiffinger. Bild 3: Lagerpunkt am Roboterflansch.
2009-09-Schmiede-Journal
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