Hopfendrahtaufhängung

In der ersten Phase des Projekts wurden die bestehenden technischen Zeichnungen der Einzelteile überarbeitet und in 3D-Volumenmodelle konvertiert. Alle neu konstruierten oder optimierten Einzelteile wurden als 3D-Volumenmodelle erzeugt. Auf diese Weise wurde die durchgängige Bearbeitung der gesamten Prozesskette vom Entwurf bis zur Fertigung eines zweiten Prototyps möglich.
In einer weiteren Phase des Projekts wurden die Prozessparameter (hydraulischer Druck, Durchfluss und Temperatur an den Hauptölleitungen) am ersten Prototyp unter realen Bedingungen während einer Vielzahl von Bindevorgängen ermittelt und analysiert. Die Messungen wurden mit einer kompakten modularen Messplattform durchgeführt, wozu eine angepasste Softwarelösung entwickelt wurde.
Parallel wurde das Subsystem zur Drahtzwischenspeicherung unter Laborbedingungen analysiert und optimiert.

Der virtuelle 3D Prototyp ermöglichte sowohl ein detailliertes Modellieren aller Bauteile und ihren virtuellen Zusammenbau zu Baugruppen als auch die Durchführung von kinematischen Analysen.
Die Entwicklung des virtuellen Prototyps war die Grundlage für die weitere Optimierung des dynamisch betrachtet sehr komplexen Subsystems „Bindekopf“. Im Gegensatz zum ersten Prototyp wurden für das Aufstellen des Bindekopfs und das Biegen des Aufleitdrahts um den Spanndraht des Hopfengerüsts herum statt einfachwirkender Zylinder zwei Schwenkmotoren mit Endlagedämpfung eingebaut. Die Bewegungsabläufe des Subsystems wurden simuliert und analysiert. Basierend auf den Ergebnissen wurden die Einzelteile optimiert. Mögliche Konstruktionsfehler wurden durch die Analyse mit dem virtuellen Prototyp minimiert und die Entwicklungszeit deutlich verkürzt.

Bei der Beobachtung der Prozessparameter des ersten Prototyps wurden die Ausführungszeiten der vier zeitkritischsten Vorgänge analysiert, ausgewertet und ihre Abweichung vom theoretischen Sollwert diskutiert. Als Ursache für die Schwankungen der Ausführungszeiten wurde Schlupf am Drahttransportsystem identifiziert und durch die Erhöhung der Reibung zwischen Draht und Vorschub- bzw. Nachfüllmechanismus reduziert. Diese Änderung bewirkte aber einen erhöhten Leistungsbedarf und verlangte eine konstant zur Verfügung stehende Hydraulikleistung. Um diese zur Verfügung zu stellen und um Leistungsschwankungen in beiden Mechanismen zu vermeiden, wurde eine Konzeptänderung erarbeitet, bei der das Hydrauliksystem in zwei unabhängige Hydraulikkreise aufgeteilt wurde. Ein Hydraulikkreis versorgt die Turmsteuerung und den Drahtspeicher, der zweite Hydraulikkreis alle Operationen der Drahtbindung und des Vorschubes.

Der Drahtzwischenspeicher, eine Vorrichtung zwischen dem Bindekopf und der Drahtvorratsrolle zur Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes, wurde optimiert, damit sich der Aufleitdraht beim schnellen Abziehen von der Vorratsrolle nicht verknotet oder verhakt. Im Rahmen der Optimierung wurde die Wirkung des Antriebsmotors vom Mechanismus, der den Drahtzwischenspeicher rechtzeitig auffüllen soll, untersucht. Um den Drahtzwischenspeicher rechtzeitig aufzufüllen, ohne dass sich der Draht im Bereich zwischen Drahtvorratsrolle und Drahtspeicher verhakt, wurden zwei Auffüllgeschwindigkeiten definiert, wobei eine Reduzierung am Anfang und am Ende des Auffüllzyklus aktiviert wird.

Die Steuerung des Hopfendrahtbindegeräts wurde mit einer SPS der Fa. Mitsubishi Electric und durch Kooperation bei der Programmierung mit dem Hersteller realisiert. Neben dem vollautomatischen Betrieb lässt sich über eine Fernbedienung die Position des Geräts korrigieren und der Ablauf des Bindevorgangs manuell steuern.

Der auf diese Weise realisierte zweite Prototyp des Geräts zur automatischen Aufhängung von Aufleitdrähten wird im ersten Quartal 2010 intensiv getestet, um die Funktionalität aller optimierten Teilsysteme zu prüfen und eventuelle Mängel beseitigen zu können.