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17.03.2015

Schwingungsisolierung durch Luftfedern mit Niveauregelung von Bilz

Bessere Maschinenperformance

Schwingungsisolierung durch Luftfedern mit Niveauregelung (Foto: Bilz)

Elektronisch-pneumatische Niveauregelungen wie die EPPCTM der Bilz Vibration Technology AG, Leonberg, ermöglichen eine hochwirksame Schwingungsisolierung von erschütterungsempfindlichen Maschinen und Anlagen. Die Niveauregelungen werden in Verbindung mit Membranluftfedern, z. B. Bilz Biair, verwendet, die eine Eigenfrequenz im Bereich von 1 bis 2,5 Hz haben. Dadurch können auch sehr niederfrequente Störungen wirkungsvoll entkoppelt bzw. reduziert werden. Des Weiteren bietet eine solche Regelung gleichzeitig optimale Ergebnisse für Anwendungen mit sehr hohen Anforderungen an Abklingzeit und Niveaukonstanz.

Die Regelsysteme können mit drei oder sechs Regelgruppen von Luftfedern kombiniert werden bzw. bis zu sechs Freiheitsgrade regeln. Dabei werden in jedem Freiheitsgrad Maschinenposition und Luftdruck in den Luftfedern überwacht, um das dynamische Verhalten des Systems in Echtzeit zu steuern. Die verwendeten Elektronik- und Pneumatik-Komponenten erlauben nach Herstellerangabe eine nahezu rauschfreie Regelung mit einer Niveaukonstanz von bis zu ± 8 µm. Vorhandene Schnittstellen zu externen Systemen ermöglichen bei Bedarf eine Überwachung bzw. Steuerung des Systems über separate I/O-Ports.

Im Vergleich zu herkömmlichen passiven Luftfedern mit mechanisch-pneumatischer Niveauregelung (MPN) kann die erreichbare Dämpfung von ca. 15 % (MPN) auf bis zu 30 % erhöht werden. Auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit der Schwingungsisolierung hinsichtlich Resonanzverstärkung und Abklingzeit deutlich verbessert.

Werden z. B. Luftfedern eingesetzt, die eine vertikale Eigenfrequenz f0 von 2,5 Hz haben, führt dies zu einer Resonanzverstärkung in diesem Frequenzbereich. Diese beträgt bei der herkömmlichen mechanischen Regelung (MPN) ca. Faktor 3,5. Durch die hohe elektronisch einstellbare Dämpfung der EPPCTM-Niveauregulierung ergibt sich im Resonanzbereich ein maximaler Verstärkungsfaktor von unter 2. Trotz der hohen Dämpfung wird bei höheren Frequenzen die vom Boden auf die Maschine übertragene Schwingungsenergie deutlich reduziert. So wird bei 7,5 Hz ein Isolierwirkungsgrad von über 85 % erreicht.

Schneller stabiles Niveau erreichen

Im Bild ist die Abklingzeit dargestellt, die benötigt wird, um eine stabile Maschinenposition innerhalb eines vorgeschriebenen Toleranzbereichs zu erreichen, und zwar sowohl für eine mechanische (MPN) als auch für eine elektronische Niveauregulierung (EPPCTM). Bei einer vertikalen Anregungsamplitude von ca. 80 µm erreicht die Antwortkurve des entsprechenden Isolationssystems beispielsweise ein stabiles Niveau innerhalb von ± 10 µm in ca. 1,25 s (MPN) bzw. 0,7 s (EPPCTM). Das entspricht einer Reduzierung um etwa 44 %.

Elektronisch-pneumatische Niveauregelungen wie die EPPCTM bieten eine hochwirksame Schwingungsisolierung auch bei niederfrequenten Schwingungsproblemen. Die Kombination von elektronischen und pneumatischen Komponenten, ein optimiertes pneumatisches Design und ausgereifte Luftfedertechnologie sollen die tägliche Arbeit erleichtern. Laut Hersteller erzielen auch sehr niveaukritische Anwendungen mit hohen dynamischen Lasten, z. B. infolge schneller Lageänderung der Werkstücke oder Maschinenkomponenten (Scaneinheiten, Werkzeugwechseleinheiten usw.), optimale Ergebnisse. Zudem wird die Anregung von maschineninternen Strukturen wirkungsvoll reduziert.

Besser Isolierwirkung sorgt für kürzere Prozesszeiten

In den letzten Jahren waren Luftfedersysteme in Kombination mit einer hochwertigen mechanischen Niveauregulierung die erste Wahl für einen optimalen Kompromiss zwischen erreichbarer Genauigkeit und den damit verbundenen Kosten. Durch den Einsatz elektronischer Systeme, die eine präzise und anwendungsspezifische Anpassung der Regelparameter an die individuellen Anforderungen unterschiedlichster Anwendungen und Maschinen-Geometrien ermöglichen, kann eine wesentlich verbesserte Isolierwirkung erzielt werden. Die Verringerung der Abklingzeit minimiert die Prozessdauer, wie z. B. die Dauer eines Messzyklus, und hilft somit, den Maschinendurchsatz zu erhöhen und damit die Auslastung von Anlagen zu optimieren und die Effektivität der Produktion zu steigern.

Sofern mechanische und elektronische Niveauregelsysteme mit der gleichen Art von Luftfederelementen kombiniert werden, sind keine konstruktiven Änderungen am Maschinenbett oder den Aufnahmen der Isolatoren erforderlich. Die Kosten des gesamten Isolationssystems werden nicht unverhältnismäßig erhöht.

Bilz Vibration Technology AG
www.bilz.ag
Control, Halle 3, Stand 3409

Unternehmensinformation

Bilz Vibration Technology AG

Böblinger Str. 25
DE 71229 Leonberg
Tel.: 07152 3091-0
Fax: 07152 3091-10

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