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Mar 20, 2024

Was ist neu bei Luftpressen?

Mit dieser direkt wirkenden pneumatischen Presse werden zwei Lager auf einer Welle montiert. Das untere Lager wird immer auf die gleiche Tiefe gedrückt, das obere Lager wird jedoch je nach unterschiedlicher Höhe gedrückt

Mit dieser direkt wirkenden pneumatischen Presse werden zwei Lager auf einer Welle montiert. Das untere Lager wird immer gleich tief eingepresst, das obere Lager wird jedoch je nach Produkt unterschiedlich hoch eingepresst. Foto mit freundlicher Genehmigung von Schmidt Technology

Dieses speziell angefertigte Presssystem dient zum schrittweisen Abscheren von Federstahl. Jeder Pneumatikzylinder ist mit einem eigenen Matrizensatz verbunden. Foto mit freundlicher Genehmigung von Janesville Tool & Manufacturing Inc.

Zum Einsetzen einer Buchse in ein Metallstanzteil sollten Ingenieure eine gerade wirkende Presse verwenden, da diese über die gesamte Hublänge eine konstante Kraft ausübt. Foto mit freundlicher Genehmigung von BalTec Corp.

Die BP-500-Presse von Fancort Industries Inc. verfügt über eine solide Stahlsäule, mit der Ingenieure den Zylinder in einem Bereich von 11 Zoll positionieren können. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fancort Industries Inc.

Als David J. Zabrosky, Vertriebsleiter für Nordamerika bei Schmidt Technology, einen Anruf von einem Kunden erhält, der nach einer servoangetriebenen Montagepresse fragt, der ersten

Die Frage, die er stellt, lautet: „Warum?“

In vielen Fällen benötige der Kunde möglicherweise keine Servopresse, sagt Zabrosky. Eine kostengünstigere pneumatische Presse kann die Anwendung möglicherweise problemlos bewältigen. „Der Kunde muss mich fast überreden, eine Servopresse zu liefern“, sagt er. „Präzisionssteuerung ist wirklich der einzige Grund, warum Sie eine Servopresse benötigen würden.“

Es ist nicht so, dass Zabrosky mit Servopressen zu kämpfen hat. Schließlich bietet Schmidt ein komplettes Sortiment an manuellen, pneumatischen, hydropneumatischen und Servopressen an. Er möchte lediglich sicherstellen, dass sein Kunde das richtige Werkzeug für die jeweilige Aufgabe erhält.

Ein typischer Fall ereignete sich vor einigen Jahren. Ein Motorenhersteller beauftragte Schmidt mit der Konstruktion einer Arbeitszelle, um einen Magneten auf die Welle eines Elektromotors zu drücken. Der Magnet musste nahe an die Oberseite einer Platine geschoben werden, die auf das Motorgehäuse gelötet war. Die Presse müsste den Magneten mit einer Toleranz von ±0,12 Millimetern positionieren. Darüber hinaus musste die Welle auf der gegenüberliegenden Seite abgestützt werden, um eine Beschädigung eines Lagers im Motor zu verhindern. Auf keinen Bereich der Leiterplatte konnte eine Kraft von mehr als 9 Newton ausgeübt werden.

Das Drücken des Magneten würde eine Kraft von 670 Newton erfordern und die erwartete Zykluszeit betrug 6 Sekunden. Der Hersteller wollte außerdem eine Gewissheit darüber haben, dass die Presspassung zwischen dem Magneten und der Welle innerhalb der Spezifikationen liegt. Angesichts der Tatsache, dass die gesamte Baugruppe einen Toleranzstapel von ±1 Millimeter aufwies, kam der Kunde zu dem Schluss, dass eine Servopresse die einzige Lösung sei.

Zabrosky war anderer Meinung. Die Schmidt-Ingenieure entwarfen ein System, das mit einer direkt wirkenden pneumatischen Presse, einer Steuerung, einer Geschwindigkeitsregelung und einem Prozessüberwachungspaket ausgestattet ist. Sie entwickelten außerdem ein maßgeschneidertes Werkzeug für den Stößel, das eine federbelastete Sonde und einen Sensor enthielt.

Während des Betriebs lädt der Bediener den Magneten in den Boden des Nests. Die Motorbaugruppe wird dann im Nest über dem Magneten platziert. Der Bediener leitet den Zyklus ein, der Stößel fährt mit voller Geschwindigkeit aus und drückt den Magneten auf die Welle. Bei einer vorgegebenen Höhe, etwa 2 Millimeter über der endgültigen Presshöhe, greift die Geschwindigkeitsregelung ein, um die Stößelgeschwindigkeit auf eine kontrolliertere Geschwindigkeit zu verlangsamen.

Während dieses kontrollierten Hubs berührt die federbelastete Sonde einen unbestückten Abschnitt der Leiterplatte und wird in das Werkzeug gedrückt, bis sie den Sensor auslöst. Dies signalisiert dem Stößel, sich zurückzuziehen.

Die Zelle war nicht nur einfacher und kostengünstiger als eine Servopresse, sie übertraf auch die Anforderungen des Kunden. Die pneumatische Presse positionierte den Magneten mit einer Toleranz von ±0,05 Millimetern und erreichte eine Zykluszeit von 4 Sekunden.

„Pneumatische Pressen sind zwar eine ältere Technologie, aber sie sind immer noch leistungsfähig“, betont Zabrosky.

Im einfachsten Fall besteht eine pneumatische Presse aus einem Zylinder, Ventilen und Kolben, die mit dem Stößel verbunden sind. Druckluft gelangt in den Zylinder und drückt den Kolben nach unten. Die vom Stößel erzeugte Kraft ist gleich dem Durchmesser des Kolbens multipliziert mit dem Druck im Zylinder.

Pneumatische Pressen gibt es in einer Vielzahl von Größen und Kapazitäten. Beispielsweise reicht die maximale Presskraft der direkt wirkenden pneumatischen Standardpressen von BalTec Corp. von 340 bis 7.640 Pfund. Die Hublänge reicht von 40 bis 80 Millimeter; die Ausladungstiefe reicht von 63 bis 130 Millimeter; Die Arbeitshöhe reicht von 40 bis 340 Millimeter.

Darüber hinaus hat das Unternehmen kürzlich die MicroPress für Anwendungen mit geringer Kraft eingeführt. Ausgestattet mit einem quadratischen Stößel verfügt diese pneumatische Presse über eine Hublänge von 5 bis 60 Millimeter, eine Ausladungstiefe von 63 Millimeter und eine Arbeitshöhe von 43 bis 208 Millimeter. Es stehen acht Modelle mit einer maximalen Presskraft von 30 bis 750 Newton zur Verfügung.

„Die MicroPress ist für Anwendungen gedacht, die Kraftmessungen in Newton und nicht in Kilonewton erfordern“, sagt Charles A. Rupprecht, Vizepräsident und General Manager von BalTec Corp. „Sie ist für medizinische Geräte, kleine elektronische Teile und mechanische Präzisionsbaugruppen konzipiert.“

Während Servopressen höchste Flexibilität bieten, sind pneumatische Pressen kein Problem.

„Die Kraft kann leicht durch Erhöhen oder Verringern des Luftdrucks mithilfe eines Filterreglers geändert werden“, sagt Vince Moll, Vertriebs- und Marketingleiter bei Janesville Tool & Manufacturing Inc. „Der Hub kann mithilfe eines einstellbaren Abwärtsanschlags geändert werden , und die Geschwindigkeit des Stößels kann durch Durchflussregler am Ventil gesteuert werden.

„Unsere beiden häufigsten Wünsche sind längere Hublängen und eine größere Pressenhöhe. Unsere Druckmaschinen sind so konzipiert, dass sie diese Anforderungen problemlos und mit minimaler Vorlaufzeit erfüllen können.“

Obwohl die von einer pneumatischen Presse erzeugte Kraft durch Veränderung des Luftdrucks angepasst werden kann, warnt Rupprecht die Ingenieure davor, bis an die Grenzen zu gehen.

„Pressen sind für den Betrieb mit ihrem Nenndruck optimiert“, erklärt er. „Deshalb bieten wir verschiedene Modelle an. Es macht keinen Sinn, eine 12-Kilonewton-Presse mit 1 Kilonewton laufen zu lassen.“

Auch wenn die Kraft bei pneumatischen Pressen nicht umfassend einstellbar ist, bieten einige Modelle zumindest eine einstellbare Arbeitshöhe. Die BP-500-Presse von Fancort Industries Inc. verfügt über eine solide Stahlsäule, mit der Ingenieure den Zylinder in einem Bereich von 11 Zoll positionieren können. (Die Presse selbst hat einen Hub von 3 Zoll.) Es stehen fünf Modelle mit Leistungen von 5 bis 1.175 Pfund zur Verfügung.

„Die Presse mit verstellbarem Ständer hat sich aufgrund des von uns angebotenen niedrigen Kraftbereichs und der Vielseitigkeit, die Zylinderhöhe an Werkzeuge unterschiedlicher Größe anzupassen, als sehr erfolgreich erwiesen“, sagt Ron Corey, Präsident von Fancort Industries. „Viele kleine Pressen haben diesen Bereich nicht.“

Es gibt zwei Arten von pneumatischen Pressen: direktwirkende und Kniehebelpressen. Eine direkt wirkende Presse erzeugt über die gesamte Hublänge eine konstante Kraft. Bei einer direkt wirkenden Presse ist der Zusammenhang zwischen Luftdruck und Kraft linear. Wenn eine Presse bei einem Luftdruck von 90 psi eine Kraft von 1.000 Pfund erzeugt, erzeugt sie bei einem Druck von 45 psi eine Kraft von 500 Pfund.

Bei einer Kniehebelpresse ist der Luftzylinder über einen Kniehebelmechanismus mit dem Stößel verbunden. Die Hebelwirkung des Kniehebels vervielfacht die vom Kolben ausgeübte Kraft. Bei einer Kniehebelpresse ist der Zusammenhang zwischen Luftdruck und Kraft exponentiell. Die Presse erzeugt zu Beginn des Hubs wenig Kraft, liefert aber am Ende die maximale Kraft.

„Wenn Sie eine Buchse in ein Metallstanzteil einsetzen, ist eine gerade wirkende Presse die richtige Lösung“, sagt Rupprecht. „Wenn Sie eine Stanzanwendung durchführen, benötigen Sie eine Kniehebelpresse. Sie wollen die ganze Kraft am Ende des Hubs haben, damit Sie sicher sein können, dass Sie das Material herausnehmen.“

Ein weiterer Unterschied zwischen direktwirkenden und Kniehebelpressen liegt im Luftverbrauch. Aufgrund des mechanischen Vorteils kann eine Kniehebelpresse mit weniger Luft mehr Kraft erzeugen als eine direkt wirkende Presse. Die mechanische Verbindung sorgt außerdem dafür, dass die endgültige Position des Stößels gleichmäßiger ist.

Eine weitere Variante der pneumatischen Presse ist die hydropneumatische oder Luft-über-Öl-Presse. Wie der Name schon sagt, nutzt die Presse sowohl pneumatische als auch hydraulische Kraft, um den Stößel anzutreiben. Bei der Aktivierung wird eine hydropneumatische Presse zunächst nur durch Druckluft angetrieben. Der Stößel senkt sich schnell und mit geringer Kraft ab. Bei Widerstand wird der hydraulische Krafthub aktiviert.

„Eine hydropneumatische Presse erzeugt ihre maximale Kraft auf einer kleineren Strecke“, erklärt Zabrosky. „Eine hydropneumatische Presse hat möglicherweise einen Gesamthub von 4 Zoll, bietet aber möglicherweise nur einen Krafthub von 0,25 Zoll. Wenn eine pneumatische Presse einen Gesamthub von 4 Zoll hat, kann sie über die gesamte Länge ihre maximale Kraft erzeugen.“

Da Luft komprimierbarer ist als Öl, kann eine hydropneumatische Presse mehr Kraft erzeugen als eine vergleichbar große pneumatische Presse, wenn auch über einen kürzeren Zeitraum

Distanz. Für Anwendungen mit hoher Kraft, die kurze Krafthübe erfordern, kann eine hydropneumatische Presse kostengünstiger sein als eine pneumatische Presse. Für Anwendungen mit hoher Kraft, die längere Krafthübe (2 Zoll oder mehr) erfordern, ist eine vollhydraulische Presse möglicherweise besser geeignet.

„Pneumatische Pressen sind günstiger als hydropneumatische Pressen“, fügt Zabrosky hinzu. „Außerdem sind sie einfacher zu warten.

„Aber wenn man sich mit Anwendungen mit höherer Kraft befasst – alles über 5 Tonnen – ist es an diesem Punkt einfach sinnvoller, auf eine hydropneumatische Presse umzusteigen.“

„Hydropneumatische Pressen … nutzen die Vorteile pneumatischer und hydraulischer Pressen, ohne deren Nachteile“, fügt Michael T. Brieschke, Vertriebskoordinator bei Aries Engineering Co. Inc., hinzu. „Einfache pneumatische Pressen haben eine hohe Geschwindigkeit, es sei denn, Sie haben harte Stopps Je nach Werkzeug bieten sie eine begrenzte Kontrolle.

„Hydropneumatische Pressen bieten außerdem ein besseres Verhältnis zwischen Kraft und Größe. Beispielsweise hat eine hydropneumatische 4-Tonnen-HyperCyl-Presse eine Bohrung von 3,25 Zoll, erzeugt aber eine Kraft von 8.700 Pfund bei 100 psi. Ein Pneumatikzylinder ähnlicher Größe leistet nur 842 Pfund bei 100 psi.“

Die grundlegende pneumatische Presse hat sich im Laufe der Jahre kaum verändert. Was sich geändert hat, sind die Sonderausstattungen und das Zubehör.

Ganz oben auf der Liste stehen Druckschalter, Regler und Rückmeldungsgeräte wie Wägezellen, die Ingenieuren eine bessere Überwachung und Steuerung des Pressvorgangs ermöglichen. Ingenieure können auf eine Kraft oder einen Abstand drücken. Sie können eine Kraft-Weg-Kurve für eine bekanntermaßen gute Baugruppe erstellen und dann Grenzen für akzeptable Abweichungen festlegen.

„Wir können die Lücke zwischen einer ‚dummen‘ Luftpresse und einer vollwertigen Servopresse schließen“, sagt Zabrosky. „Heute kommen Servos nur noch zum Einsatz, wenn eine sehr präzise Steuerung erforderlich ist.“

Eine Geschwindigkeitsregelung ist eine weitere Technologie, die die Wiederholgenauigkeit beim Drücken auf eine bestimmte Kraft oder Distanz verbessern kann. Diese Vorrichtung bremst den Stößel kurz vor Erreichen seiner Endposition ab. Eine Geschwindigkeitsregelung kann auch die Zykluszeiten verbessern, indem sie es dem Stößel ermöglicht, die Distanz zum Werkstück schnell zurückzulegen, ihn jedoch zu verlangsamen, wenn Präzision erforderlich ist.

„Eine gute Servopresse bietet eine geschlossene Regelung von Kraft und Weg“, erklärt Zabrosky. „Wenn Sie das System so programmieren, dass es mit einer bestimmten Kraft drückt, bremst der Stößel automatisch ab, wenn er sich dieser Kraft nähert.

„Mit einer pneumatischen Presse ist das nicht möglich. Sie können jedoch den Ventilen signalisieren, dass sie sich bewegen, wenn die Zielkraft erreicht ist. Dadurch wird der Stößel zurückgezogen. Wie schnell die Presse darauf reagieren kann, hängt davon ab, wie schnell sich der Stößel vorwärts bewegt. Eine Geschwindigkeitsregelung bremst den Stößel ab, was dem System Zeit zum Reagieren gibt.“

Matrizensätze sind eine weitere Option, die Monteuren dabei helfen kann, das Beste aus ihrer Presse herauszuholen. Matrizensätze können mit Werkzeugen ausgestattet werden, um die Rüstzeiten zu verkürzen oder es einer Presse zu ermöglichen, viele Montagevorgänge durchzuführen, sagt Moll.

Kürzlich halfen die Ingenieure von Janesville einem Kunden bei der Entwicklung eines maßgeschneiderten Pressensystems zum schrittweisen Scheren von Federstahl. Die Ingenieure verwendeten hauptsächlich Standardkomponenten und konstruierten einen Vier-Säulen-Pressenrahmen mit drei serienmäßigen Pneumatikzylindern. Jeder Zylinder ist mit einem eigenen Matrizensatz verbunden, sodass jeder Satz seinen eigenen Betrieb steuert. Die Sets sind austauschbar konzipiert, sodass sie schnell in die Pressen ein- und ausgebaut werden können.

„Dadurch sparte unser Kunde stundenlange Rüstzeit zwischen den Aufträgen und machte die Druckmaschine universell für andere Projekte einsetzbar“, sagt Moll.

Auch das Sicherheitszubehör wurde verbessert. Dazu gehören Lichtvorhänge, Zweihand-Touch-Bedienelemente und Shuttles zum Transport von Werkstücken in die Presse und aus dieser heraus.

Timer sind eine weitere nützliche Option für pneumatische Pressen, sagt Corey. Diese Geräte halten den Stößel für einen festgelegten Zeitraum in der unteren Position. Dies kann nur 1 Sekunde oder mehrere Stunden dauern. Diese Funktion ist nützlich, um den Abschluss eines Prozesses sicherzustellen oder um mit Klebstoff verbundene Teile festzuklemmen.

Als David J. Zabrosky, Vertriebsleiter für Nordamerika bei Schmidt Technology, einen Anruf von einem Kunden erhält, der nach einer servoangetriebenen Montagepresse fragt, lautet die erste Frage: „Warum?“

In vielen Fällen benötige der Kunde möglicherweise keine Servopresse, sagt Zabrosky. Eine kostengünstigere pneumatische Presse kann die Anwendung möglicherweise problemlos bewältigen. „Der Kunde muss mich fast überreden, eine Servopresse zu liefern“, sagt er. „Präzisionssteuerung ist wirklich der einzige Grund, warum Sie eine Servopresse benötigen würden.“

Es ist nicht so, dass Zabrosky mit Servopressen zu kämpfen hat. Schließlich bietet Schmidt ein komplettes Sortiment an manuellen, pneumatischen, hydropneumatischen und Servopressen an. Er möchte lediglich sicherstellen, dass sein Kunde das richtige Werkzeug für die jeweilige Aufgabe erhält.

Ein typischer Fall ereignete sich vor einigen Jahren. Ein Motorenhersteller beauftragte Schmidt mit der Konstruktion einer Arbeitszelle, um einen Magneten auf die Welle eines Elektromotors zu drücken. Der Magnet musste nahe an die Oberseite einer Platine geschoben werden, die auf das Motorgehäuse gelötet war. Die Presse müsste den Magneten mit einer Toleranz von ±0,12 Millimetern positionieren. Darüber hinaus musste die Welle auf der gegenüberliegenden Seite abgestützt werden, um eine Beschädigung eines Lagers im Motor zu verhindern. Auf keinen Bereich der Leiterplatte konnte eine Kraft von mehr als 9 Newton ausgeübt werden.

Das Drücken des Magneten würde eine Kraft von 670 Newton erfordern und die erwartete Zykluszeit betrug 6 Sekunden. Der Hersteller wollte außerdem eine Gewissheit darüber haben, dass die Presspassung zwischen dem Magneten und der Welle innerhalb der Spezifikationen liegt. Angesichts der Tatsache, dass die gesamte Baugruppe einen Toleranzstapel von ±1 Millimeter aufwies, kam der Kunde zu dem Schluss, dass eine Servopresse die einzige Lösung sei.

Zabrosky war anderer Meinung. Die Schmidt-Ingenieure entwarfen ein System, das mit einer direkt wirkenden pneumatischen Presse, einer Steuerung, einer Geschwindigkeitsregelung und einem Prozessüberwachungspaket ausgestattet ist. Sie entwickelten außerdem ein maßgeschneidertes Werkzeug für den Stößel, das eine federbelastete Sonde und einen Sensor enthielt.

Während des Betriebs lädt der Bediener den Magneten in den Boden des Nests. Die Motorbaugruppe wird dann im Nest über dem Magneten platziert. Der Bediener leitet den Zyklus ein, der Stößel fährt mit voller Geschwindigkeit aus und drückt den Magneten auf die Welle. Bei einer vorgegebenen Höhe, etwa 2 Millimeter über der endgültigen Presshöhe, greift die Geschwindigkeitsregelung ein, um die Stößelgeschwindigkeit auf eine kontrolliertere Geschwindigkeit zu verlangsamen.

Während dieses kontrollierten Hubs berührt die federbelastete Sonde einen unbestückten Abschnitt der Leiterplatte und wird in das Werkzeug gedrückt, bis sie den Sensor auslöst. Dies signalisiert dem Stößel, sich zurückzuziehen.

Die Zelle war nicht nur einfacher und kostengünstiger als eine Servopresse, sie übertraf auch die Anforderungen des Kunden. Die pneumatische Presse positionierte den Magneten mit einer Toleranz von ±0,05 Millimetern und erreichte eine Zykluszeit von 4 Sekunden.

„Pneumatische Pressen sind zwar eine ältere Technologie, aber sie sind immer noch leistungsfähig“, betont Zabrosky.

Drücken Sie auf „Auswahl“.

Im einfachsten Fall besteht eine pneumatische Presse aus einem Zylinder, Ventilen und Kolben, die mit dem Stößel verbunden sind. Druckluft gelangt in den Zylinder und drückt den Kolben nach unten. Die vom Stößel erzeugte Kraft ist gleich dem Durchmesser des Kolbens multipliziert mit dem Druck im Zylinder.

Pneumatische Pressen gibt es in einer Vielzahl von Größen und Kapazitäten. Beispielsweise reicht die maximale Presskraft der direkt wirkenden pneumatischen Standardpressen von BalTec Corp. von 340 bis 7.640 Pfund. Die Hublänge reicht von 40 bis 80 Millimeter; die Ausladungstiefe reicht von 63 bis 130 Millimeter; Die Arbeitshöhe reicht von 40 bis 340 Millimeter.

Darüber hinaus hat das Unternehmen kürzlich die MicroPress für Anwendungen mit geringer Kraft eingeführt. Ausgestattet mit einem quadratischen Stößel verfügt diese pneumatische Presse über eine Hublänge von 5 bis 60 Millimeter, eine Ausladungstiefe von 63 Millimeter und eine Arbeitshöhe von 43 bis 208 Millimeter. Es stehen acht Modelle mit einer maximalen Presskraft von 30 bis 750 Newton zur Verfügung.

„Die MicroPress ist für Anwendungen gedacht, bei denen eine Kraft in Newton statt in Kilonewton gemessen werden muss“, sagt Charles A. Rupprecht, Vizepräsident und General Manager von BalTec Corp. „Sie ist für medizinische Geräte, kleine elektronische Teile und mechanische Präzisionsbaugruppen konzipiert.“

Während Servopressen höchste Flexibilität bieten, sind pneumatische Pressen kein Problem.

„Die Kraft kann leicht durch Erhöhen oder Verringern des Luftdrucks mithilfe eines Filterreglers geändert werden“, sagt Vince Moll, Vertriebs- und Marketingleiter bei Janesville Tool & Manufacturing Inc. „Der Hub kann mithilfe eines einstellbaren Abwärtsanschlags geändert werden , und die Geschwindigkeit des Stößels kann durch Durchflussregler am Ventil gesteuert werden.

„Unsere beiden häufigsten Wünsche sind längere Hublängen und eine größere Pressenhöhe. Unsere Druckmaschinen sind so konzipiert, dass sie diese Anforderungen problemlos und mit minimaler Vorlaufzeit erfüllen können.“

Obwohl die von einer pneumatischen Presse erzeugte Kraft durch Veränderung des Luftdrucks angepasst werden kann, warnt Rupprecht die Ingenieure davor, bis an die Grenzen zu gehen.

„Pressen sind für den Betrieb mit ihrem Nenndruck optimiert“, erklärt er. „Deshalb bieten wir verschiedene Modelle an. Es macht keinen Sinn, eine 12-Kilonewton-Presse mit 1 Kilonewton laufen zu lassen.“

Auch wenn die Kraft bei pneumatischen Pressen nicht umfassend einstellbar ist, bieten einige Modelle zumindest eine einstellbare Arbeitshöhe. Die BP-500-Presse von Fancort Industries Inc. verfügt über eine solide Stahlsäule, mit der Ingenieure den Zylinder in einem Bereich von 11 Zoll positionieren können. (Die Presse selbst hat einen Hub von 3 Zoll.) Es stehen fünf Modelle mit Leistungen von 5 bis 1.175 Pfund zur Verfügung.

„Die Presse mit verstellbarem Ständer hat sich aufgrund des von uns angebotenen niedrigen Kraftbereichs und der Vielseitigkeit, die Zylinderhöhe an Werkzeuge unterschiedlicher Größe anzupassen, als sehr erfolgreich erwiesen“, sagt Ron Corey, Präsident von Fancort Industries. „Viele kleine Pressen haben diesen Bereich nicht.“

Gerade vs. Umschalten

Es gibt zwei Arten von pneumatischen Pressen: direktwirkende und Kniehebelpressen. Eine direkt wirkende Presse erzeugt über die gesamte Hublänge eine konstante Kraft. Bei einer direkt wirkenden Presse ist der Zusammenhang zwischen Luftdruck und Kraft linear. Wenn eine Presse bei einem Luftdruck von 90 psi eine Kraft von 1.000 Pfund erzeugt, erzeugt sie bei einem Druck von 45 psi eine Kraft von 500 Pfund.

Bei einer Kniehebelpresse ist der Luftzylinder über einen Kniehebelmechanismus mit dem Stößel verbunden. Die Hebelwirkung des Kniehebels vervielfacht die vom Kolben ausgeübte Kraft. Bei einer Kniehebelpresse ist der Zusammenhang zwischen Luftdruck und Kraft exponentiell. Die Presse erzeugt zu Beginn des Hubs wenig Kraft, liefert aber am Ende die maximale Kraft.

„Wenn Sie eine Buchse in ein Metallstanzteil einsetzen, ist eine gerade wirkende Presse die richtige Lösung“, sagt Rupprecht. „Wenn Sie eine Stanzanwendung durchführen, benötigen Sie eine Kniehebelpresse. Sie wollen die ganze Kraft am Ende des Hubs haben, damit Sie sicher sein können, dass Sie das Material herausnehmen.“

Ein weiterer Unterschied zwischen direktwirkenden und Kniehebelpressen liegt im Luftverbrauch. Aufgrund des mechanischen Vorteils kann eine Kniehebelpresse mit weniger Luft mehr Kraft erzeugen als eine direkt wirkende Presse. Die mechanische Verbindung sorgt außerdem dafür, dass die endgültige Position des Stößels gleichmäßiger ist.

Pneumatisch vs. Hydropneumatisch

Eine weitere Variante der pneumatischen Presse ist die hydropneumatische oder Luft-über-Öl-Presse. Wie der Name schon sagt, nutzt die Presse sowohl pneumatische als auch hydraulische Kraft, um den Stößel anzutreiben. Bei der Aktivierung wird eine hydropneumatische Presse zunächst nur durch Druckluft angetrieben. Der Stößel senkt sich schnell und mit geringer Kraft ab. Bei Widerstand wird der hydraulische Krafthub aktiviert.

„Eine hydropneumatische Presse erzeugt ihre maximale Kraft auf einer kleineren Strecke“, erklärt Zabrosky. „Eine hydropneumatische Presse hat möglicherweise einen Gesamthub von 4 Zoll, bietet aber möglicherweise nur einen Krafthub von 0,25 Zoll. Wenn eine pneumatische Presse einen Gesamthub von 4 Zoll hat, kann sie über die gesamte Länge ihre maximale Kraft erzeugen.“

Da Luft komprimierbarer ist als Öl, kann eine hydropneumatische Presse mehr Kraft erzeugen als eine vergleichbar große pneumatische Presse, wenn auch über eine kürzere Distanz. Für Anwendungen mit hoher Kraft, die kurze Krafthübe erfordern, kann eine hydropneumatische Presse kostengünstiger sein als eine pneumatische Presse. Für Anwendungen mit hoher Kraft, die längere Krafthübe (2 Zoll oder mehr) erfordern, ist eine vollhydraulische Presse möglicherweise besser geeignet.

„Pneumatische Pressen sind günstiger als hydropneumatische Pressen“, fügt Zabrosky hinzu. „Außerdem sind sie einfacher zu warten.

„Aber wenn man sich mit Anwendungen mit höherer Kraft befasst – alles über 5 Tonnen – ist es an diesem Punkt einfach sinnvoller, auf eine hydropneumatische Presse umzusteigen.“

„Hydropneumatische Pressen … nutzen die Vorteile pneumatischer und hydraulischer Pressen, ohne deren Nachteile“, fügt Michael T. Brieschke, Vertriebskoordinator bei Aries Engineering Co. Inc., hinzu. „Einfache pneumatische Pressen haben eine hohe Geschwindigkeit, es sei denn, Sie haben harte Stopps Je nach Werkzeug bieten sie eine begrenzte Kontrolle.

„Hydropneumatische Pressen bieten außerdem ein besseres Verhältnis zwischen Kraft und Größe. Beispielsweise hat eine hydropneumatische 4-Tonnen-HyperCyl-Presse eine Bohrung von 3,25 Zoll, erzeugt aber eine Kraft von 8.700 Pfund bei 100 psi. Ein Pneumatikzylinder ähnlicher Größe leistet nur 842 Pfund bei 100 psi.“

Funktionen und Optionen

Die grundlegende pneumatische Presse hat sich im Laufe der Jahre kaum verändert. Was sich geändert hat, sind die Sonderausstattungen und das Zubehör.

Ganz oben auf der Liste stehen Druckschalter, Regler und Rückmeldungsgeräte wie Wägezellen, die Ingenieuren eine bessere Überwachung und Steuerung des Pressvorgangs ermöglichen. Ingenieure können auf eine Kraft oder einen Abstand drücken. Sie können eine Kraft-Weg-Kurve für eine bekanntermaßen gute Baugruppe erstellen und dann Grenzen für akzeptable Abweichungen festlegen.

„Wir können die Lücke zwischen einer ‚dummen‘ Luftpresse und einer vollwertigen Servopresse schließen“, sagt Zabrosky. „Heute kommen Servos nur noch zum Einsatz, wenn eine sehr präzise Steuerung erforderlich ist.“

Eine Geschwindigkeitsregelung ist eine weitere Technologie, die die Wiederholgenauigkeit beim Drücken auf eine bestimmte Kraft oder Distanz verbessern kann. Diese Vorrichtung bremst den Stößel kurz vor Erreichen seiner Endposition ab. Eine Geschwindigkeitsregelung kann auch die Zykluszeiten verbessern, indem sie es dem Stößel ermöglicht, die Distanz zum Werkstück schnell zurückzulegen, ihn jedoch zu verlangsamen, wenn Präzision erforderlich ist.

„Eine gute Servopresse bietet eine geschlossene Regelung von Kraft und Weg“, erklärt Zabrosky. „Wenn Sie das System so programmieren, dass es mit einer bestimmten Kraft drückt, bremst der Stößel automatisch ab, wenn er sich dieser Kraft nähert.

„Mit einer pneumatischen Presse ist das nicht möglich. Sie können jedoch den Ventilen signalisieren, dass sie sich bewegen, wenn die Zielkraft erreicht ist. Dadurch wird der Stößel zurückgezogen. Wie schnell die Presse darauf reagieren kann, hängt davon ab, wie schnell sich der Stößel vorwärts bewegt. Eine Geschwindigkeitsregelung bremst den Stößel ab, was dem System Zeit zum Reagieren gibt.“

Matrizensätze sind eine weitere Option, die Monteuren dabei helfen kann, das Beste aus ihrer Presse herauszuholen. Matrizensätze können mit Werkzeugen ausgestattet werden, um die Rüstzeiten zu verkürzen oder es einer Presse zu ermöglichen, viele Montagevorgänge durchzuführen, sagt Moll.

Kürzlich halfen die Ingenieure von Janesville einem Kunden bei der Entwicklung eines maßgeschneiderten Pressensystems zum schrittweisen Scheren von Federstahl. Die Ingenieure verwendeten hauptsächlich Standardkomponenten und konstruierten einen Vier-Säulen-Pressenrahmen mit drei serienmäßigen Pneumatikzylindern. Jeder Zylinder ist mit einem eigenen Matrizensatz verbunden, sodass jeder Satz seinen eigenen Betrieb steuert. Die Sets sind austauschbar konzipiert, sodass sie schnell in die Pressen ein- und ausgebaut werden können.

„Dadurch sparte unser Kunde stundenlange Rüstzeit zwischen den Aufträgen und machte die Druckmaschine universell für andere Projekte einsetzbar“, sagt Moll.

Auch das Sicherheitszubehör wurde verbessert. Dazu gehören Lichtvorhänge, Zweihand-Touch-Bedienelemente und Shuttles zum Transport von Werkstücken in die Presse und aus dieser heraus.