Modern metaalvormen vereist precisie, flexibiliteit en een goed energieverbruik. Servopersen voldoen aan deze behoeften door middel van kracht-slagregeling. Met deze technologie kunnen ingenieurs de kracht instellen en regelen die in elke fase van de persslag wordt uitgeoefend.
Traditionele mechanische persen bewegen op vaste snelheden. Ze bieden weinig controle zodra de slag begint. Servopersen werken anders. Ze bieden volledige controle over de beweging. Operators kunnen de versnelling, vertraging, verblijftijd en retoursnelheid aanpassen.
In dit artikel wordt uitgelegd hoe krachttaktregeling werkt. Het legt ook uit waarom het belangrijk is in de dagelijkse productie. Het artikel laat zien hoe deze besturing de productie van stabiele onderdelen van hoge kwaliteit mogelijk maakt.
Hoe krachttaktregeling werkt in servopersen？
Servopersen gebruiken elektromotoren en feedbacksystemen om zowel de rambeweging als de vormdruk te regelen. In dit hoofdstuk worden de servoaandrijving, de besturingsmodi en het terugkoppelingsproces achter de nauwkeurige slagregeling uitgelegd.
Servoaandrijving en gesloten-lussysteem
De kern van een servopers is een servomotor, die het vliegwiel en de koppeling vervangt die bij mechanische persen worden gebruikt. De motor drijft de ram direct aan en beweegt alleen op commando. Een encoder meet continu de positie van de ram, terwijl de besturing onmiddellijk het koppel (de rotatiekracht) aanpast aan het geprogrammeerde doel.
Deze opzet vormt een gesloten regelkring, wat betekent dat hij zichzelf tijdens elke slag continu controleert en corrigeert. Als de werkelijke druk of positie afwijkt van het doel, stelt de besturing onmiddellijk het motorkoppel bij om het weer in lijn te brengen.
Veldstudies in precisievorming hebben aangetoond dat servobesturing met gesloten regelkring de maatnauwkeurigheid met 20-30% kan verbeteren ten opzichte van conventionele systemen. Deze real-time correctie minimaliseert ook de impact en trillingen van gereedschap, wat de levensduur van matrijzen verlengt en ongepland onderhoud vermindert.
Eenvoudig gezegd: De pers "voelt" wat er gebeurt tijdens het vormen en past zich onmiddellijk aan om elk onderdeel binnen de tolerantie te houden.
Krachtregeling en positieregeling
Servopersen werken met twee belangrijke besturingsmodi: krachtregeling en positieregeling.
Bij krachtregeling handhaaft het systeem een specifieke druk tijdens de hele slag. Dit is essentieel voor processen zoals coaten, persen of verbinden, waarbij een consistente belasting belangrijker is dan een exacte slagdiepte. De pers controleert de toegepaste kracht en past de koppeluitgang aan om de geprogrammeerde waarde constant te houden.
Bij positiebesturing volgt de ram een nauwkeurig gedefinieerd slagpad. Deze modus is geschikt voor snijden, buigenen blanking, waarbij de productgeometrie afhangt van de exacte rampositie.
Moderne servosystemen kunnen zelfs beide modi in één omvormcyclus combineren. Bijvoorbeeld, tijdens een dieptrekbewerkingDe pers kan beginnen met positiecontrole om de blenk vorm te geven, en dan overschakelen naar krachtcontrole om de metaalstroom te beheren en scheuren te voorkomen.
Real-time terugkoppeling en adaptieve besturing
Elke slag van een servopers wordt in realtime gevolgd. Sensoren meten belasting, koppel en verplaatsing en sturen die gegevens terug naar de besturing. Als de vervormingscurve afwijkt van het ideale pad, past de besturing onmiddellijk de snelheid of het koppel aan om dit te corrigeren.
Deze adaptieve besturing zorgt voor consistentie in het vervormingsproces, zelfs wanneer er met verschillende partijen materiaal gewerkt wordt. Het helpt ook de terugvering te verminderen, de neiging van metaal om na het vormen terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm.
Ingenieurs kunnen deze resultaten visualiseren via een kracht-verplaatsingsgrafiek, die in kaart brengt hoe het materiaal reageert op toegepaste belasting. Door de werkelijke en doelcurven te vergelijken, kunnen ze slijtage van het gereedschap identificeren, de verblijftijd optimaliseren en de vormsnelheid afstemmen voor betere resultaten.
Waarom krachttaktregeling belangrijk is?
Krachttaktregeling verbetert de vormnauwkeurigheid, flexibiliteit en energie-efficiëntie. De volgende subsecties tonen hoe het de productkwaliteit, standtijd en processtabiliteit verbetert.
Verbeterde nauwkeurigheid en productkwaliteit
Traditionele mechanische persen werken met een vaste bewegingscurve en piekkracht onderaan de slag. Omdat snelheid en belasting niet tussentijds kunnen veranderen, leidt dit vaak tot overvormen, ongelijkmatige rek en terugvering - vooral bij het werken met dunnere platen of materialen met een hoge sterkte.
Een servopers vermijdt dit door de snelheid en kracht tijdens de slag aan te passen. De ram kan snel naderen, vertragen tijdens het vormen en gecontroleerde druk uitoefenen waar het materiaal dat het meest nodig heeft. Dit voorkomt scheuren en zorgt voor een gelijkmatige vervorming over het hele werkstuk.
Studies in de auto- en apparatenbouw tonen aan dat een nauwkeurige bewegingsbesturing de terugvering met 40-50% kan verminderen en de maatherhaalbaarheid met 25-30% kan verbeteren. Omdat de pers elke cyclus controleert en aanpast, compenseert hij automatisch voor verschillen in materiaalbatch of slijtage van gereedschap.
Verbeterde procesflexibiliteit
Elke vormopdracht heeft andere bewegingsbehoeften. Sommige processen vereisen een constante kracht, andere snelle cycli of lange stilstandtijden. Servopersen maken deze flexibiliteit mogelijk door programmeerbare bewegingsprofielen - digitale "recepten" die bepalen hoe de ram beweegt van begin tot einde.
Een typisch profiel zou het volgende kunnen omvatten:
- Snelle aanpak om de stationaire reistijd te verkorten.
- Langzame vorming om een soepele materiaalstroom mogelijk te maken.
- Dwell helpt stress te verlichten en dimensionaal herstel te verbeteren.
- Snel terug voor een snellere cyclusomloop.
Deze bewegingssequenties kunnen op elk moment worden opgeslagen, hergebruikt en aangepast zonder mechanische onderdelen te wijzigen. Een enkele servopers kan binnen enkele minuten overschakelen van dieptrekken naar munten of pregen door gewoon een nieuw programma te laden.
Energie- en gereedschapsefficiëntie
Servopersen verbruiken alleen energie wanneer ze bewegen of kracht uitoefenen, in tegenstelling tot mechanische of hydraulische persen die continu energie verbruiken. Praktijkgegevens van productielijnen tonen energiebesparingen van 30-40%, afhankelijk van de complexiteit van de cyclus en de bedrijfsbelasting.
De soepele, gecontroleerde beweging vermindert ook de impact op de matrijs en de machinetrillingen. In plaats van elke cyclus met volle kracht aan te slaan, kan de servomotor het contact vergemakkelijken, waardoor de spanning op de gereedschapsoppervlakken afneemt. Dit verlengt de levensduur van de matrijs met 25-30% en vermindert de noodzaak voor frequent uitlijnen of polijsten.
Processtabiliteit en voorspelbare uitvoer
De grootste kracht van servopersen ligt in hun herhaalbaarheid. Omdat de besturing het koppel en de positie in realtime aanpast, levert elke slag dezelfde belastingscurve en slagdiepte.
Deze consistentie zorgt voor een stabiele productie en voorspelbare resultaten, waardoor er minder behoefte is aan handmatige afstelling of inspectie na het proces. Het besturingssysteem registreert de kracht-, positie- en stilstandgegevens voor elke cyclus en maakt zo een digitale vingerafdruk van elk onderdeel.
Servo en traditioneel persgedrag vergelijken
Verschillende persen vormen metaal op verschillende manieren. Hier vergelijken we mechanische, hydraulische en servopersen om hun verschillen in snelheid, precisie en efficiëntie te benadrukken.
Mechanische pers
Een mechanische pers maakt gebruik van een vliegwiel, koppeling en krukas om de ram in een vast patroon te bewegen. Het vliegwiel slaat energie op en geeft deze gelijkmatig af gedurende de slag, waarbij de piekkracht wordt bereikt onderaan de slag. Deze beweging is snel en ongecompliceerd, waardoor mechanische persen ideaal zijn voor blanking, ponsen en ondiep vormen.
De snelheid kan echter niet halverwege de cyclus veranderen. Bij het vormen van complexe vormen of materialen met hoge sterkte veroorzaakt deze vaste beweging vaak terugvering, scheuren of ongelijkmatige spanning. De ram slaat met volle snelheid tegen de matrijs, wat hoge trillingen, veel lawaai en aanzienlijke slijtage van het gereedschap veroorzaakt.
Hydraulische pers
Een hydraulische pers gebruikt oliedruk om de ram aan te drijven. Hij kan op elk punt in de slag de volledige tonnage toepassen, waardoor hij ideaal is voor dieptrekken of het vormen van dikkere materialen. Bedieners kunnen de druk gemakkelijk aanpassen, maar de bewegingssnelheid blijft trager en reageert minder snel.
Hydraulische systemen vereisen ook een continue werking van de pomp, waardoor zelfs tijdens perioden van inactiviteit energie wordt verbruikt. Temperatuurveranderingen beïnvloeden de viscositeit van de olie en de drukregeling, wat resulteert in inconsistente prestaties tussen cycli. Deze systemen vereisen regelmatig onderhoud om lekken en vervuiling te voorkomen.
Servopers
Een servopers vervangt het vliegwiel of de hydraulische pomp door een programmeerbare servomotor. Deze motor kan onmiddellijk starten, stoppen, omkeren en van snelheid veranderen. Ingenieurs kunnen elke fase van de slag definiëren - inclusief versnelling, vertraging, stilstand en terugkeer - in een aangepast bewegingsprofiel.
De pers kan bijvoorbeeld snel naderen, vertragen voor het vormen, even wachten om spanning weg te nemen en dan terugkeren op volle snelheid. Deze flexibiliteit zorgt voor een consistente metaalstroom en een betere oppervlakteafwerking.
Prestatievergelijking in een oogopslag
| Functie | Mechanische pers | Hydraulische pers | Servopers |
|---|---|---|---|
| Snelheid | Zeer hoog (vast) | Matig | Aanpasbaar (snel of langzaam) |
| Krachtregeling | Beperkt | Uitstekend | Uitstekend (programmeerbaar) |
| Energie-efficiëntie | Laag | Laag | Hoog (op aanvraag) |
| Onderhoud | Matig | Hoog (oliesysteem) | Laag tot matig |
| Precisie | Medium | Hoog | Zeer hoog |
| Lawaai en trillingen | Hoog | Laag | Zeer laag |
| Ideaal voor | Eenvoudig blanking, ponsen | Dieptrekken, dikke delen | Precisievorming, productie met hoge mengverhouding |
Economische en praktische gevolgen
Hoewel servopersen hogere aanloopkosten hebben, verdienen ze zich meestal binnen 2-3 jaar terug door een lager energieverbruik, minder gereedschapsslijtage en kortere insteltijden. Doordat ze bewegingsprogramma's kunnen opslaan en oproepen, zijn er geen mechanische omschakelingen meer nodig, waardoor de productiestilstand tot een minimum wordt beperkt.
Voor fabrikanten die meerdere producttypes en materialen balanceren, bieden servopersen de precisie van hydrauliek en de snelheid van mechanische systemen.
Krachttaktregeling voor geavanceerde materialen
Geavanceerde materialen zoals hoge-sterktestalen en aluminium vereisen gecontroleerde vormcondities. In dit deel wordt uitgelegd hoe servopersen spanning beheren, terugvering verminderen en leren van procesgegevens.
Werken met hoogsterkte staal en lichtgewicht legeringen
Hoge-sterktestaal kan meer spanning weerstaan dan zacht staal, maar diezelfde sterkte maakt het moeilijk te vervormen. Als de pers te snel kracht uitoefent, kan het metaal scheuren of zich ongelijkmatig vormen. Een servopers lost dit op door de ram te laten vertragen tijdens het contact en de kracht geleidelijk te laten toenemen. Door deze vloeiende beweging stroomt het materiaal gelijkmatig over de matrijs, waardoor de spanning gelijkmatiger wordt verdeeld.
Lichtgewicht legeringen zoals aluminium gedragen zich anders. Ze zijn zachter en elastischer, wat betekent dat ze vatbaar zijn voor terugvering - waarbij het onderdeel na het vormen probeert terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm. Een servopers kan de ram kort vasthouden aan het einde van de slag, zodat de interne spanningen kunnen ontspannen voor het terugtrekken. Deze korte pauze verbetert de maatnauwkeurigheid en vermindert de noodzaak voor correcties na het vormen.
Terugvering in voorgevormde panelen verminderen
Terugvering blijft een van de grootste uitdagingen bij het vormen van plaatstaal. Wanneer de vervormingskracht wegvalt, veroorzaakt restspanning in het metaal een lichte buiging of vormvervorming. Zelfs een kleine terugveringshoek kan een verkeerde uitlijning of slechte passing veroorzaken tijdens de assemblage.
Servopersen minimaliseren terugvering door middel van variabele snelheidsregeling en nauwkeurig dwell management. Door af te remmen voor het onderste dode punt, zorgt de ram voor een gelijkmatigere drukverdeling. Door die druk een paar milliseconden vast te houden, kan het materiaal stabiliseren voordat het wordt losgelaten.
Studies naar het vormen van carrosseriepanelen in de auto-industrie hebben aangetoond dat geoptimaliseerde servobewegingen de terugvering met 30-40% kunnen verminderen in vergelijking met mechanische systemen. Die verbetering vertaalt zich in een betere pasvorm van onderdelen, minder nabewerking en kortere aanpassingstijden in assemblagelijnen.
Datagestuurde optimalisatie en continu leren
Elke slag van een servopers genereert gedetailleerde procesgegevens, zoals kracht-, positie- en verplaatsingscurven. Deze informatie helpt ingenieurs te begrijpen hoe het materiaal reageert op specifieke bewegingsinstellingen. Als een bepaalde batch dunner wordt of kreukels vertoont, kunnen de geregistreerde kracht-verplaatsingsgegevens onthullen waar de afwijking begon.
Na verloop van tijd vormen deze gegevens een digitale kennisbank. Hiermee kunnen teams slijtage van gereedschappen voorspellen, materiaalvariaties voorzien en slagprofielen optimaliseren voor toekomstige runs. Wanneer ze verbonden zijn met fabrieksnetwerken, kunnen meerdere servopersen inzichten delen, waardoor optimalisatie in realtime over productielijnen heen mogelijk is.
Conclusie
De krachtslagregeling is de belangrijkste eigenschap die servopersen onderscheidt van andere vormmethoden. Het stelt ingenieurs in staat om snelheid, positie en kracht tijdens de hele slag te controleren. Deze controle creëert een vormproces dat nauwkeurig, stabiel en herhaalbaar is.
Mechanische en hydraulische persen werken op een vaste manier. Ze kunnen de beweging niet veranderen zodra de slag begint. Een servopers werkt in real-time. Hij beweegt snel wanneer er geen belasting is. Hij vertraagt tijdens het vormen. Hij kan ook aan de onderkant worden vastgehouden om spanning weg te nemen.
Deze gecontroleerde beweging verbetert de nauwkeurigheid van de werkstukken. Het helpt ook om de matrijs te beschermen. Er is minder nabewerking nodig. Het energieverbruik is lager.
Wilt u de vormnauwkeurigheid verbeteren of de variabiliteit in uw productieproces verminderen? Ons engineeringteam kan helpen bij het evalueren van uw producten, het optimaliseren van bewegingsprofielen en het aanbevelen van servogebaseerde oplossingen die zijn afgestemd op uw productiedoelen. Neem vandaag nog contact met ons op om uw project te bespreken of vraag een gratis productiebeoordeling aan met onze procesingenieurs.
Hey, ik ben Kevin Lee
De afgelopen 10 jaar heb ik me verdiept in verschillende vormen van plaatbewerking en ik deel hier de coole inzichten die ik heb opgedaan in verschillende werkplaatsen.
Neem contact op
Kevin Lee
Ik heb meer dan tien jaar professionele ervaring in plaatbewerking, gespecialiseerd in lasersnijden, buigen, lassen en oppervlaktebehandelingstechnieken. Als technisch directeur bij Shengen zet ik me in om complexe productie-uitdagingen op te lossen en innovatie en kwaliteit in elk project te stimuleren.
