Entwicklung eines analytischen Simulationsmodelles als Basis für die Regelung einer Richtmaschine
Final Report Abstract
Um im internationalen Wettbewerb zu bestehen, ist ein hoher Automatisierungsgrad für Fertigungsbetriebe in der Blechumformung eine wichtige Voraussetzung. Beim Richten von Blechen mit Rollenrichtmaschinen ist jedoch die Einstellung der Maschine nach wie vor eine stark erfahrungsbasierte Tätigkeit. Im Rahmen dieses Projektes wurde eine Bauart von Rollenrichtmaschinen untersucht, bei der die Richtrollen zur Beseitigung von Rand- oder Mittelwellen eines vom Coil abgewickelten Blechhalbzeuges gebogen werden können. Möglichkeiten einer intelligenten Einstellung von Maschinen dieser Bauart wurden im Hinblick auf eine künftige Regelung erforscht. Die Untersuchung der Richtmaschine wurde mittels einer analytischen Simulation durchgeführt und anhand experimenteller Ergebnisse validiert. Die Simulation und Visualisierung der Richtmaschine wurde in der Entwicklungsumgebung MATLAB umgesetzt, so dass der Richtprozess nunmehr virtuell durchgeführt werden kann. Bevor der ggf. virtuelle Richtprozess durchlaufen werden kann, muss die Topografie des Bleches im entspannten Zustand bekannt sein bzw. erfasst werden. Die Rohdaten zur Abbildung des Ausgangsbleches werden von der Software eingelesen und dreidimensional abgebildet. Dabei werden vorliegende Planheitsfehler detektiert. Der Berechnungsalgorithmus simuliert die Bewegung des Bleches innerhalb der Maschine und berechnet dessen Verformung unter der vorliegenden Wechselbiegebeanspruchung. Das virtuell gerichtete Blech wird abgebildet und die verbleibenden Fehler werden sichtbar. Zur Eingabe der Maschinengeometrie und der Einstelldaten wurde eine benutzerfreundliche grafische Oberfläche entwickelt, mit deren Hilfe auch das Blech und die Ergebnisse visualisiert werden. Das parametrisch aufgebaute Programm ermöglicht es, unterschiedliche Baugrößen der genannten Richtmaschinenbauart dreidimensional zu modellieren. Die Simulationsergebnisse wurden anhand von Praxisversuchen validiert. Die Abweichungen zwischen Simulation und Praxis liegen in einer Größenordnung, die es ermöglicht, qualifiziert eine Tendenz für geeignete Maschineneinstellungen aufzuzeigen und eine günstige Einstellung zu finden. Das Simulationsprogramm kann in Zukunft eine Grundlage zum Aufbau einer Regelung für eine Richtmaschine der genannten Bauart dienen. Hierfür wäre jedoch eine prozessbegleitende Messung der im Blech vorliegenden Planheitsfehler erforderlich. Trotz ständig wachsender Anforderungen an die Fertigungsqualität von Blechteilen sind Richtmaschinen heute weder mit selbsttätigen Steuerungen oder gar Regelungen ausgestattet. Potentielle Anwendung der Ergebnisse ist der Aufbau einer Regelung für eine Richtmaschine mit biegsamen Rollen zur Beseitigung von Rand- und Mittelwellen. Um in dem Spannungsfeld zwischen Komplexität, Kosten, Zeit und Qualität bestehen zu können, muss der Richtprozess ständig neu überdacht und weiterentwickelt werden. Dabei ist es notwendig, die komplexen Zusammenhänge zwischen Planheitsfehlern, Richtmaschineneinstellung und den nach dem Richten verbleibenden Fehlern besser zu beherrschen. Das in diesem Projekt entwickelte Programm kann in weiteren Arbeiten um Erfahrungen ergänzt werden, die in einem wissensbasierten System abgelegt sind. Wissensbasierte Systeme besitzen die Fähigkeit der Mustererkennung und Informationsverarbeitung, um die mit der Umwelt gemachten Erfahrungen in ein künstliches Wissensgebäude integrieren zu können. Sie werden bevorzugt zur Lösung von Problemen eingesetzt, die mittels Berechnungsalgorithmen nur schwer realisierbar sind.
Publications
- Einstellung von Richtmaschinen. Blech Rohre Profile, Ausgabe 10/2009, S. 16 – 17, Meisenbach Verlag, Bamberg
Behrens, B.-A.; El Nadi, T.; Krimm, R.
- Einstellung von Richtmaschinen. UTF Science, Ausgabe 3/2009, Meisenbach Verlag, Bamberg
Behrens, B.-A.; El Nadi, T.; Krimm, R.
- Richten von Rand- und Mittelwellen – Ein analytisches Simulationsmodell zur Erstellung einer Richtmaschine mit biegsamen Rollen. ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 6/2009, S. 478 - 481, Juni 2009, 104. Jahrgang, Hanser Verlag
Behrens, B.-A.; El Nadi, T.; Krimm, R.
- Simulation des Richtprozesses. Blech Rohre Profile, Ausgabe 1-2/2010, S. 14 - 15, Meisenbach Verlag, Bamberg
Behrens, B.-A.; El Nadi, T.; Krimm, R.
- Virtuelle Richtmaschine mit biegsamen Rollen. UTF Science, Ausgabe 1/2010, Meisenbach Verlag, Bamberg
Behrens, B.-A.; El Nadi, T.; Krimm, R.
