Modellbasierte Regelung der Stößelbewegung von Servopressen

Von:

Florian Hoppe

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Die mit der Digitalisierung von Produktionsprozessen zunehmende Datenerfassung ermöglicht es, immer mehr Störgrößen aufzudecken. Deren automatisierte Kompensation stellt jedoch die Forschung vor stets neue Herausforderungen. In Umformprozessen werden hierzu häufig zusätzliche Aktoren in Werkzeuge integriert und geschlossene Qualitätsregelkreise entwickelt. Die zur Bereitstellung der Umformkräfte eingesetzten Maschinen spielen in diesen Regelkreisen jedoch bisher eine untergeordnete Rolle. Insbesondere Pressen, die einen maßgeblichen Anteil der metallverarbeiteten Maschinen in Deutschland ausmachen, bieten hier noch enormes Potential. Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, wie der Automatisierungsgrad von Servopressen durch die Regelung der Stößelbewegungsbahn in mehreren Freiheitsgraden gesteigert werden kann. Dazu werden zunächst relevante Modelle identifiziert und analysiert, auf deren Basis geeignete Regelungs- und Lernstrategien abgeleitet werden. Eine besondere Herausforderung stellen dabei Servopressen mit nichtlinearem Übersetzungsverhältnis dar, welche sich durch kinematische Totpunkte kennzeichnen. Es wird gezeigt, dass diese bei Berücksichtigung von Unsicherheit zu Instabilität führen und mit welchen Maßnahmen ein Betrieb in den Totpunkten ermöglicht wird. Unter Einbeziehung prozess- und maschinenseitiger Anforderungen werden Strategien entwickelt, die Servopressen zur Vollautomatisierung befähigen und damit den Weg für zukünftige vollautomatisierte Prozessketten vorbereiten.