Closed-Loop-Control of a Hydraulic Clutch-Brake-Combination with a Linear Drive on Eccentric Moulding Presses

In dieser Arbeit wird eine Ansteuerung einer Kupplungs-Brems-Kombination (KBK) mit einem umrichtergeregelten Linearmotor vorgestellt. Eine KBK ist eine Bremse und eine Kupplung, welche in einem Gehäuse integriert sind und hydraulisch betätigt werden. Vorwiegend werden diese im Antriebsstrang von Pressen zur Fertigung von Karosserieteilen eingesetzt. Bisherige Systeme werden über komplexe Hydrauliksteuerungen nur gesteuert betrieben und haben dadurch starke zeitliche Streuungen beim Kuppel- und Bremsvorgang. Mit einer neuen geregelten Betätigung durch einen Linearmotor können Streuungen minimiert und der gesamte Pressvorgang effizienter gestaltet werden. Bevor die Regelung entwickelt wird, muss eine umfangreiche Systemanalyse aller elektrischen, hydraulischen und mechanischen Komponenten durchgeführt werden. Im Anschluss erfolgt mit Hilfe einer Simulation in Matlab/Simulink die Entwicklung der Regelung. Sowohl die Regelung, als auch die gesamte Simulation werden an einem Prüfstand validiert und getestet. Neben einer wesentlichen Kostenreduktion der Gesamtanlage bietet das geregelte System zudem eine Produktivitätssteigerung und zugleich eine Energieeinsparung. Ein weiterer Aspekt ist die Diagnosefähigkeit, zum Beispiel für die Verschleißüberwachung der KBK, welche bisher nicht möglich war

Analyse und Optimierung eines tubularen Linearmotors in Sonderbauform für hydraulisch betätigte Kupplungs-Brems-Kombinationen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse, Auslegung und Optimierung sowie der anschließenden Vermessung von Linearmotoren in Sonderbauform. Es handelt sich um zylinderförmige, permanenterregte, synchrone, nicht geblechte Linearmotoren mit konzentrierten Wicklungen, die auf sternförmigen Wicklungsträgern sitzen. Im Inneren der Läufer ist jeweils ein Hydraulikzylinder integriert. Der Aufbau ist Teil eines Gesamtsystems, bestehend aus einem herkömmlichen Servoumrichter und einer speziell entwickelten Winkel-Zeit-Regelung, welches das bisherige komplexe, nicht regelbare, ineffiziente System zur Betätigung einer hydraulischen Kupplungs-Brems-Kombination ersetzt. Hydraulische Kupplungs- Brems-Kombinationen werden beispielsweise in Pressen als Bindeglied zwischen Antriebs- und Abtriebsstrang verwendet. Um alle Anforderungen im Anfangsstadium der anwendungsbezogenen Entwicklung einbeziehen zu können, findet in einem ersten Schritt eine Analyse des zu ersetzenden Systems, des Aufbaus eines ersten Prototypen und dessen Einbindung in das Gesamtsystem statt. Im Anschluss erfolgt eine an die Anforderungen angepasste Auslegung der benötigten Baugrößen. Die Berechnungen basieren sowohl auf analytischen als auch auf numerischen Ansätzen, die in einem iterativen Prozess angeordnet sind. Die Auslegung und das gesamte Systemverhalten der einzelnen Baugrößen werden an einem Prüfstand, der den Antriebsstrang einer Presse nachbildet, getestet und validiert.The present work is concerned with the analysis, design, optimization and measurement of a linear motor in special design. It is a matter of a tubular permanent magnet linear drive with radial magnetized magnet on an armature and discrete wound coils mounted on star-shaped winding carriers. A hydraulic cylinder is integrated inside the rotor. The structure is part of an overall system consisting of a conventional servo controller and a specially designed Angle-Time-Control, which serves to replace the conventional complex, uncontrollable and inefficient system for actuating a hydraulic clutch-brake combination. Hydraulic clutch Brake combinations are used in presses as a link in the powertrain. In the first step to respect all requirements for the development, an analysis of the system to be replaced, the structure of a first prototype and its engaging in the overall system is done. This is followed by a requirement proper design of required sizes. The calculations are based on both analytical and numerical approaches which are arranged in an iterative process. The development and the entire system behavior are tested and validated on a test bench which simulates the powertrain of a press