Im Umfeld der modernen Metallverarbeitung ist die Umstellung auf energieeffiziente Maschinen nicht mehr nur ein Umweltaspekt, sondern eine entscheidende wirtschaftliche Notwendigkeit. Zu den bedeutendsten Fortschritten in diesem Bereich gehört die 8-Achsen-Servo-Stanzmaschine . Im Gegensatz zu herkömmlichen hydraulischen oder mechanischen Pressen, die kontinuierlich Strom verbrauchen, führt diese Technologie zu einem Paradigmenwechsel bei der Nutzung elektrischer Energie während des Stanzvorgangs. Dieser Artikel befasst sich mit den spezifischen technischen und betrieblichen Prinzipien, die die Frage beantworten: Warum ist der Energieverbrauch bei einer 8-Achsen-Servostanze geringer?
Um die Energieeinsparungen zu verstehen, muss man zunächst den grundlegenden Unterschied bei den Antriebsmechanismen begreifen. Eine herkömmliche hydraulische Stanzpresse ist auf einen kontinuierlich laufenden Elektromotor angewiesen, um den Hydraulikdruck in einem Druckspeicher oder Pumpensystem aufrechtzuerhalten. Das bedeutet, dass die Maschine selbst dann, wenn sie im Leerlauf ist und auf Materialladung oder Werkzeugwechsel wartet, immer noch viel Strom verbraucht, um das System betriebsbereit zu halten.
Hauptunterschied: Eine 8-Achsen-Servostanze, angetrieben von AC-Servomotoren, arbeitet streng „auf Abruf“. Der Motor zieht nur dann elektrischen Strom, wenn sich der Stößel tatsächlich bewegt, um einen Stanz-, Umform- oder Gewindeschneidvorgang durchzuführen.
Diese Unterscheidung führt zu erheblichen Einsparungen. Während der „nicht verarbeitenden“ Abschnitte des Zyklus – wie Revolverdrehung, Materialpositionierung oder Verweilzeiten – ist der Servomotor entweder im Leerlauf oder verbraucht nur eine vernachlässigbare Menge an Energie, die zum Halten des Drehmoments erforderlich ist, wodurch der Standby-Verbrauch im Vergleich zu einer kontinuierlich laufenden Hydraulikpumpe oft um über 40 % reduziert wird.
In hydraulischen Systemen läuft der Pumpenmotor ständig, um den Druck aufrechtzuerhalten. Bei der 8-Achsen-Maschine stoppt der Servoantrieb vollständig, wenn die Maschine pausiert. Dieses Fehlen von „Leerlaufverlusten“ trägt am meisten zu den niedrigen Betriebskosten der Maschine bei, wodurch sie einem Hybridfahrzeug ähnelt, das seinen Verbrennungsmotor an roten Ampeln abschaltet, während eine hydraulische Presse einem herkömmlichen Auto ähnelt, das ständig im Leerlauf läuft.
Ein erheblicher Teil der Energieverschwendung in herkömmlichen Systemen ist auf parasitäre Verluste zurückzuführen – Energie, die von unterstützenden Komponenten verbraucht wird. Durch die Konstruktion der 8-Achsen-Servostanze werden diese vollständig eliminiert.
| Energieverbrauchsfaktor | Hydraulische Stanzpresse | 8-Achsen-Servo-Stanzpresse |
|---|---|---|
| Primärpumpe | Läuft kontinuierlich | Nicht vorhanden (Direktantrieb) |
| Kühlsysteme | Wird zur Kühlung des Hydrauliköls benötigt | Minimal oder gar nicht |
| Standby-Stromversorgung | Hoch (Druck aufrechterhalten) | Vernachlässigbar (Motor aus) |
| Reibungsverluste | Hoch (Ölförderung, Ventile) | Niedrig (direkte mechanische Verbindung) |
Durch den Wegfall der Hydraulikpumpe, Ventile und Kühlsysteme reduziert die Maschine den Energieaufwand, der nur für die Aufrechterhaltung des Systembetriebs erforderlich ist. Dadurch wird auch die in der Werkstatt erzeugte Abwärme reduziert, wodurch die Belastung der Klimaanlagen der Anlage verringert wird – eine sekundäre Energieeinsparung, die oft übersehen wird.
Die intelligente Bewegungssteuerung in einem 8-Achsen-Servo-Stanzmaschine geht über die einfache Start-Stopp-Funktionalität hinaus. Eine der fortschrittlichsten Funktionen, die zu einem niedrigen Energieverbrauch beitragen, ist das regenerative Bremsen.
Wenn der Servomotor den Stößel oder andere Achsen (z. B. die Blechpositioniertische) abbremst, fungiert er als Generator. Die beim Bremsen freiwerdende kinetische Energie wird wieder in elektrische Energie umgewandelt. Anstatt diese Energie als Wärme (über einen Widerstand) abzugeben, sendet die Maschine sie über einen gemeinsamen DC-Bus zurück zur Hauptstromversorgung, wo sie von anderen Achsen wiederverwendet wird.
Während einer Hochgeschwindigkeits-Stanzsequenz muss der Stößel beispielsweise schnell beschleunigen und abbremsen. Die Verzögerungsphase erzeugt überschüssige Energie. Auf einer 8-Achsen-Maschine:
Hydraulische Pressen können diese Funktion nicht bieten. Sie wandeln überschüssige Energie in Wärme um und benötigen zusätzliche Energie (und Wasser), um das System abzukühlen.
Beim Energieverbrauch geht es nicht nur um die während eines Treffers verbrauchte Energiemenge; Es geht auch um die Zeit, die für die Ausführung des Schlaganfalls benötigt wird. Das Servosystem bietet eine hervorragende Kontrolle über das Bewegungsprofil.
Mithilfe ausgefeilter Algorithmen kann der 8-Achsen-Servo die Beschleunigung und Geschwindigkeit an verschiedenen Punkten des Hubs modifizieren. Diese Fähigkeit ermöglicht es dem Motor, während des Stanzens mit höchster Effizienz zu arbeiten, ermöglicht aber auch ein schnelles Zurückziehen und Positionieren. Die Funktion der „Pendelbewegung“, bei der sich der Stößel kontinuierlich auf und ab bewegt, ohne am oberen Totpunkt anzuhalten, spart Zeit und Energie bei nicht bearbeitenden Hüben und reduziert so Bewegungsverluste und damit Energieverluste.
Die betrieblichen Vorteile der 8-Achsen-Servo-Stanzmaschine Dies führt direkt zu niedrigeren Stromrechnungen und geringeren Kühlkosten.
Ja, es verbraucht eine minimale Menge, hauptsächlich für die Stromversorgung der Steuerelektronik und Sensoren. Allerdings nimmt der Hauptservomotor im Gegensatz zu einer weiterlaufenden Hydraulikpumpe keinen Strom auf. Dadurch wird der Standby-Stromverbrauch drastisch reduziert.
Bei den meisten hochvolumigen Blechfertigungsbetrieben führen die Energieeinsparungen von 40–50 % in Kombination mit reduzierten Wartungskosten (kein Ölwechsel) und verbesserter Betriebszeit in der Regel zu einer schnellen Kapitalrendite, oft in weniger als drei Jahren.
Hauptsächlich am Hauptstößel und den Hochgeschwindigkeits-Servoachsen (X und Y). Diese Achsen sind die schwersten und werden am häufigsten beschleunigt und abgebremst, was sie ideal für die Energierückgewinnung über das gemeinsame DC-Bussystem macht.
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