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O+P Fluidtechnik 4/2017

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O+P Fluidtechnik 4/2017

ANTRIEBE 02 Beim neuen

ANTRIEBE 02 Beim neuen Prüfstand kann die frühere Aufstellfläche für das große Aggregat heute anders genutzt werden 03 Vergleich des Energiebedarfs für die Antriebslösung eines Flugsimulators 04 Mit einer intelligenten servohydaulischen Achse kann auch die Energieeffizienz von Abkantpressen deutlich gesteigert werden PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Hans Borer, Technischer Leiter, nennt die ausschlaggebenden Gründe für die Zusammenarbeit mit Bucher Hydraulics: „Wir brauchten einen verlässlichen Partner mit Erfahrung in der Hybridtechnologie, der zur Umsetzung der Energie hocheffiziente Servoantriebe mit Hydraulik zu kombinieren weiß. Bucher Hydraulics hat unsere Bedürfnisse im Zuge der Komponentenlieferungen erkannt, Möglichkeiten aufgezeigt und in enger Zusammenarbeit mit uns eine professionelle Lösung nach neuestem Stand der Technik erarbeitet. Zudem legen wir Wert darauf, dass dieses neue System für zukünftige Anforderungen an Effizienz und Kosten weiterentwickelt und optimiert wird.“ Der Drehgestell-Prüfstand ist eine typische Anwendung für lineare Antriebstechnik mit Regelungen von Kraft, Weg und Geschwindigkeit. Dabei muss die Antriebstechnik durch hohe Leistungsdichte und Robustheit überzeugen. Die bisher genutzte Technik entspricht der konventionellen Hydraulik, bestehend aus einem Antriebsaggregat mit Pumpen-/Motoreneinheit, Zylindern und Proportionalventilen. Kurz um: Eine Drosselsteuerung, wie sie vielfach noch zur Umsetzung translatorischer Bewegungen eingesetzt wird (Bild 01). 70 % ENERGIEEINSPARUNG Hans Borer, Technischer Leiter im Geschäftsbereich Bahntechnik der Schweizer Nencki AG: „Wir verzeichnen eine bessere Energieeffizienz und optimierte Life-Cycle-Cost. Auch akustisch ist das neue System kein Vergleich mit dem unangenehmen Geräusch der alten Hydraulik oder Kugelgewindetriebe.“ 02 03 Anwender können mit der Umstellung auf servohydraulische Achsen bis zu 70 % Energie einsparen. In der konventionellen Drosselsteuerung ergeben sich zwei erhebliche Nachteile, da sowohl die systemeigenen Drosselverluste negativ zu Buche schlagen als auch das Abführen der daraus entstehenden Wärme zu Problemen führen kann. Aus diesem Grund erreichen solche Aggregate mit Kühlung eine beachtliche Größe. Hans Borer berichtet von 250 Litern Volumen, die das bisherige Aggregat hatte. „Dank der neuen Achse sind für den Hydraulikanteil heute nur noch 30 Liter Ölvolumen erforderlich. Zudem entfällt die Aufstellfläche des Aggregats, das von allen Seiten frei zugänglich sein musste.“ Aufgrund der smarten System architektur, die Bucher Hydraulics für den Drehgestell-Prüfstand von Nencki (Bild 02) projektierte und erstellte, kann die frühere Aufstellfläche für das große Aggregat heute anders genutzt werden. Bei größeren Anlagen, wie zum Beispiel Hexapoden gleichen, sechsachsigen Flugsimulatoren, kann das Aggregat der herkömmlichen Hydraulik leicht eine separate Halle füllen. In einer solchen Anwendung gelang es Bucher Hydraulics, den Energiebedarf um rund 70 % und den Ölbedarf um ca. 90 % zu senken, da lediglich das tatsächliche Pendelvolumen abgedeckt werden musste (Bild 03). Reduzierung des Ölvolumens und geringerer Platzbedarf sind bei Weitem nicht die einzigen Kriterien, die für eine Modernisierung im Falle einer herkömmlichen Hydraulik sprechen. Vielmehr ist es die Gesamtbetrachtung des Systems, zu der auch Geräuschniveau, Installations- und Inbetriebnahme-Aufwand, Betriebskosten, erforderliches Anwender-Know-how sowie Betriebs- und Zukunftssicherheit zählen. HOHER NUTZEN IN ZAHLREICHEN ANWENDUNGEN Hans Borer bringt die Vorteile der von Bucher Hydraulics implementierten smarten Systemarchitektur auf den Punkt: „Wir verzeichnen eine bessere Energieeffizienz und optimierte Life- Cycle-Cost. Auch akustisch ist das neue System kein Vergleich mit dem unangenehmen Geräusch der alten Hydraulik oder Kugelgewindetriebe.“ Auf der Plusseite kommen weitere technische Features hinzu, wie er ergänzt: „Wir können gezielter die vorgegebenen Lasten anfahren und diese im Bereich der Auflösung der Kraftmesszellen halten. Die Qualität der Regelung ist vergleichbar mit der Positions- oder Kraftregelung eines elektromechanischen Servoantriebs, aber ohne die Reibungsverluste.“ Gleichzeitig ist das System überlastsicher, präzise und robust auch bei extern einwirkenden Kräften. Aufgrund dieser Merkmale eignen sich servohydraulische Achsen neben Prüfständen auch für Pressen (Bild 04), die besonderen Wert auf lange Lebensdauer legen, oder Spritzgießmaschinen, bei denen ein Großteil der Produktherstellkosten im Bereich der Energiekosten liegen, so dass Total Cost of Ownership eine herausragende Rolle spielt. Das Spektrum möglicher Applikationen reicht bis hin zu Hubsystemen, 04 56 O+P Fluidtechnik 4/2017

die unter großen Lasten präzise und möglichst ruck- und schwingungsfrei bewegt werden sollen. VERSCHMELZUNG VON TECHNOLOGIEWELTEN Durch die Verschmelzung der Technologiewelten Hydraulik und Automatisierung entstehen intelligente Systeme, die dem Anwender aufgrund des Systemaufbaus und der vereinfachten Integration in das Anlagenkonzept neue, deutliche Vorteile bieten. Im Gegensatz zu elektromechanischen Servoantrieben bieten servohydraulische Antriebe die Vorteile eines hydraulischen Getriebes, wie der direkte Vergleich zeigt: Während ein klassisches Schneckengetriebe aufgrund der funktionsbedingten Reibungsverluste einen Wirkungsgrad von maximal 50 % im Drehgestell- Prüfstand aufweist, erzielt das hydraulische Getriebe bestehend aus 4-Quadranten-Pumpe, Zylinder und Hilfsventilen in der Regel einen Wirkungsgrad von rund 80 %. Ein weiterer Pluspunkt ist, dass sich die servohydraulische Achse im Grunde wie ein elektromechanischer Antrieb verhält. Installation und Betrieb erfordern somit kein spezielles Hydraulik-Knowhow. Dies wird unterstützt durch die Plug&Play-Lösungen von Bucher Hydraulics, die via Feldbus leicht mit dem Industrierechner des Anwenders verbunden werden können. Bucher Hydraulics verwendet für seine Lösungen eigens entwickelte Software (Firmware), welche auf die kundenseitige Anwendung optimiert ist und auf eine Subsystem-Steuerung programmiert wird. Diese Subsystem-Steuerung kommuniziert dann via Feldbus mit dem Industrierechner des Kunden, der die gewohnte Benutzeroberfläche und Datenbank beibehalten kann. Der Anwender erhält somit das komplette System und spart Zeit und Ressourcen für die sonst aufwändige Programmierung, die nicht zuletzt tiefgreifende Kenntnisse der Hydraulik- Eigenarten voraussetzt, da sich ein hydraulisches Getriebe grundlegend anders verhält als ein mechanisches. Auch darin sieht Hans Borer einen wichtigen Vorteil: „Wir geben von unserer Seite aus eine Beschleunigungsrampe und einen Sollwert für den Drehgestell-Prüfstand vor. Alles andere geschieht durch das Bucher-System.“ MIT DEM FELDBUS ZU INDUSTRIE 4.0 ANTRIEBE Die dezentrale Intelligenz des Systems bietet dank Mikrocontroller und zugehöriger Sensorik die Möglichkeit, die komplette Kontrolle aller Eigenschaften über Feldbustechnik zu kommunizieren. Dies ist die Voraussetzung für eine präventive Wartungsplanung. Die Tatsache, dass nun das gesamte System via Feldbus die gleiche Sprache spricht, ermöglicht gleichzeitig die erfolgreiche Integration in Industrie-4.0- Konzepte, so dass Anlagen wie zum Beispiel Pressen oder auch ganze Fabrikstandorte weltweit miteinander vernetzt werden können. Die geschickte Verknüpfung der jeweiligen Vorzüge unterschiedlicher Technologien macht es somit aus, dass von Bucher Hydraulics projektierte und realisierte Systeme aus bewährten Komponenten als „smart“ bezeichnet werden können. Hans Borer resümiert: „Wichtig ist das Know-how in den Bereichen elektromechanische Antriebe, Industriehydraulik, Automatisierungstechnik und die Kombination dieser Disziplinen. Das hat Bucher Hydraulics bei unserem Projekt ebenso bewiesen wie die Flexibilität für Neues.“ Fotos: Bucher Hydraulics AG www.bucherhydraulics.com Temposonics ® Magnetostriktive lineare Positionssensoren Stufenlos drehbar Der Temposonics ® GB Sensor mit Gewindeflansch bietet ein flaches und kompaktes Sensorelektronikgehäuse. Der elektrische Anschluss des Sensors kann stufenlos um 360° gedreht und wie gewünscht ausgerichtet werden –auch noch nach der Installation. Eine hohe Druckbeständigkeit des Sensorstabs, beste Störfestigkeit der Sensorelektronik sowie Betriebstemperaturen von bis zu +100 °C zeichnen diese Baureihe aus. HANNOVER MESSE 2017 Halle 20, Stand D36 www.mtssensors.com • info.de@mtssensors.com • Tel. +49 23 51 95 87 0

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