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O+P Fluidtechnik 7-8/2017

O+P Fluidtechnik 7-8/2017

MESSERÜCKBLICK zwei

MESSERÜCKBLICK zwei Kolbenflächen, deren Summe identisch ist, bedarf es beim Aus- und Einfahren keines separaten Speichers zum Volumenausgleich. Das Innenzahnradtriebwerk kann in beide Drehrichtungen als Pumpe und Motor betrieben werden und erlaubt einen Vierquadrantenbetrieb des drehzahlvariablen Antriebs. Dies wurde mit dem auf der Messe ausgestellten Demonstrator, bestehend aus der elektro-hydraulischen Kompaktachse, einem Gewicht und einem Federpaket, für den Besucher verdeutlicht. Beim Absenken des Gewichts aus der oberen Position (Bild 05 links) wird das Triebwerk als Motor betrieben und der elektrische Motor als Generator. In der mittleren Position wird das Federpaket erreicht. Das Triebwerk wechselt in den Pumpbetrieb und stellt die notwendige Leistung bereit um das Federpaket zu komprimieren. Der Wechsel zwischen Motor- und Pumpenbetrieb erfolgt ohne eine spürbare Änderung der Geschwindigkeit. Wird das Gewicht aus der unteren Position (Bild 05 rechts) in die entgegengesetzte Richtung verfahren, wechselt die Drehrichtung des Antriebs. Die Energie aus den komprimierten Federn wird genutzt, um das Triebwerk als Motor zu betreiben. In der mittleren Position wechselt und das Triebwerk in den Pumpenbetrieb. Um die Position des Gewichtes energieeffizienten zu halten, ist weitere Ventiltechnik in der elektro-hydraulischen Kompaktachse integriert. Die hohe Energieeffizienz der Designstudie führt im Betrieb zu einer geringen Erwärmung des Demonstrators. Bucher Hydraulics zeigt mit ihrer Designstudie eine energieeffiziente hydraulische „Plug & Play“ Alternative zu elektro-mechanischen Linearantrieben. Für die Arbeitshydraulik auf dem LKW ist die Hydraulikpumpe neben dem Fahrgetriebe direkt am Nebenabtrieb des Dieselmotors angeflanscht. Die Pumpe versorgt z. B. in einem Standardkipper oder Müllfahrzeug die Kippzylinder. Während der Fahrt auf der Straße werden diese Funktionen in der Regel nicht benötigt und die Pumpe wird in den drucklosen Umlauf geschaltet. Dennoch erzeugen die Schleppverluste in den Verdrängereinheiten unnötige Leistungsverluste und benötigen dafür entsprechend Kraftstoff. Die Firma Parker beziffert diese Schleppverluste mit 1 bis 2 kW für eine Pumpe, je nach Motordrehzahl. Gerade mit Hinblick auf die gestiegenen Umweltanforderungen von Tier-4 final an die Dieselmotoren mobiler Arbeitsmaschinen sind solche Verluste zu vermeiden, da diese die CO 2 -Emission und den Partikelausstoß des gesamten Fahrzeugs erhöhen. Vor diesem Hintergrund und zur Bauraumoptimierung hat Parker daher eine Schrägachsen-Pumpe der Serie F3 mit integrierter Kupplung entwickelt, sodass die Pumpe vom Dieselmotor abgekuppelt werden kann. Dies ermöglicht ein Zuschalten der Pumpe nur im Bedarfsfall und somit z. B. beim Fahrbetrieb die Schleppverluste zu vermeiden. Dies rechnet sich vor allem, wenn die Pumpe während der Fahrt für kurze Betriebsphasen benötigt wird und anschließend für längere Zeiten nicht. Für OEMs wird damit eine Möglichkeit geschaffen, den CO 2 -Ausstoß mit geringem Aufwand zu reduzieren. Weiterhin verringert sich die Geräuschabstrahlung im ausgekuppelten Zustand. Die Kupplung wird pneumatisch betätigt und die Pumpe steht mit einem Verdrängervolumen von 81 und 101 cm 3 zur Verfügung. 06 06 Parker F3 Pumpe MENSCHEN UND MÄRKTE 05 05 Demonstrator einer elektro-hydraulischen Kompaktachse am Messestand der Fa. Bucher Hydraulics SCHRÄGACHSENPUMPE MIT INTEGRIERTER KUPPLUNG Damit der Schaltvorgang der pneumatischen Kupplung lastfrei geschehen kann, ist die Pumpe mit einem zusätzlichen Bypass- Ventil für den drucklosen Umlauf ausgestattet. Weiterhin wird die korrekte Einraststellung der Kupplung durch einen Positionssensor überwacht. Erst durch die Freigabe des Sensors schließt das Bypass-Ventil und die Pumpe befindet sich im Arbeitsmodus. Der Betriebsdruck beträgt dauerhaft 350 bar, wie bei konventionellen LKW-Pumpen. Die Pumpe ist derartig kompakt, dass der Bauraum wesentlich geringer ist gegenüber einer Pumpen-Kupplungs- Variante, die aus einzelnen Bauteilen besteht. ENTWICKLUNGSUMGEBUNG FÜR SICHERE STEUERUNGSSOFTWARE Fast jede moderne Maschine wird durch eine Steuerungseinheit kontrolliert, daher thematisierte die Firma HYDAC International GmbH auf ihren Messestand u. a. die Entwicklung von Steuerungen. Es ist offensichtlich, dass diese Steuerungsgeräte gewissen Sicherheitsanforderungen genügen müssen. Insbesondere wenn gemäß der Gefahrenanalyse von der Maschine eine Gefahr für Menschen ausgehen kann, ist es wichtig, dass nicht nur die einzelnen Komponenten den Sicherheitsstandards genügen. Auch die Steuerung muss gemäß den Ansprüchen von unterschiedlichen Sicherheitsstandards entwickelt und implementiert sein. 20 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

MESSERÜCKBLICK Für die Zertifizierung der resultierenden Steuerung ist die korrekte Dokumentation der einzelnen Module eine absolute Notwendigkeit. Für die Erstellung von Steuerungsprogrammen von mobilen Anwendungen stellte die HYDAC International GmbH eine Entwicklungsumgebung für mobile Anwendungen vor, die derzeit für alle hauseigenen Steuerungseinheiten verfügbar ist, aber die Möglichkeit einer Portierung auf andere Hardware bietet. MATCH steht für „Machine Application Tool Chain“ und besteht aus drei Anwendungsprogrammen für den PC, einer embedded Basissoftware für die Steuergeräte sowie Bibliotheksbausteinen zur Erweiterung der embedded Funktionalität. Die Anwendungsprogramme sind auf die einzelnen Teilgebiete der Anwendungsentwicklung Systemdefinition und Requirements Engineering, Softwareund Systemtest sowie Fahrzeuginbetriebnahme, Optimierung und Validierung zugeschnitten. Für die Programmierung des embedded Steuerungs-Codes sind übliche Standard-Entwicklungsumgebungen (IDE´s) in das Gesamtkonzept eingebunden. Mit der Tool Chain lässt sich das gesamte V-Modell für ein Softwareprojekt im Mobilbereich abbilden. Das Besondere an dieser Tool Chain ist der Ansatz bezüglich Dokumentation und Implementierung der erstellten Anwendung gemäß üblicher Standards der funktionalen Sicherheit, womit MATCH gerade für kleine bis mittlere Unternehmen von Interesse ist. Ein typisches Softwareprojekt kann in mehrere Phasen gegliedert werden. In der Phase der „Systemdefinition“ können die grundlegenden Eigenschaften des Systems definiert und parametriert werden. Das umfasst neben der Pinbelegung auch Aspekte wie die Fehlerdefinitionen und die Auswahl der Kommunikationsprotokolle. Sobald dieser Schritt abgeschlossen ist, können alle wichtigen Informationen für die weiteren Phasen abgeleitet und den jeweiligen Bearbeitern zur Verfügung gestellt werden. Diese unkomplizierte und abgestimmte Weitergabe von Informationen kann unnötige Fehlerquellen in der Kommunikation vermeiden. Daraus resultiert auch eine benutzerfreundliche Dokumentation der einzelnen Entwicklungsschritte der Anwendung. In der zweiten Phase der „Software Entwicklung“ werden die einzelnen Softwarefunktionen implementiert, wobei auf die bestehenden Bibliotheken zurückgegriffen werden kann. Das so erstellte Programm für die Anwendung kann anschließend direkt in ein von der Steuerungseinheit interpretierbares Format übersetzt werden. Außerdem ist es möglich in der Test- und Simulationsumgebung die Steuerungssoftware ausführlich zu überprüfen, wobei im Test mehrere bzw. alle Steuergeräte eines Fahrzeugs eingeschlossen sein können. Es sind unterschiedliche Abstraktionsstufen, wie System-, Modul- und Integrationstest realisierbar. Die Sicherheitsniveaus die mit dieser Toolchain erreicht werden können, entsprechen SIL2 nach IEC 61508, PL ‘d‘ nach EN ISO 13849 und AgPL ‘d‘ (SRL P:\WAG\MA-Marketing 2) nach ISO 25119. Verkauf\MAS\Print\WAG\ProdukteInserate\Inserat_ Bilder: Aufmacher Deutsche Messe AG, 01 Festo AG, 02-03 Aventics GmbH, 04 Walter Hunger GmbH & Co. KG Hydraulikzylinderwerk, 05 Bucher Hydraulics, 06 Parker www.hannovermesse.de Ventile mit hohem Korrosionsschutz Es ist der ständige Kontakt mit Salzwasser und salzhaltiger Atmosphäre oder der hohe Wasserdruck, welche den Einsatz spezieller Komponenten erforderlich machen. SWISS MADE Ihre zuverlässige Hydraulik und Elektronik Korrosionsgeschützte te Ventile e mit integrierter Elektronik Anforderungen Korrosionsschutz geringe Leckage hohe Leistungsdichte hohe Zuverlässigkeit lange Lebensdauer Miniaturventile Wandfluh AG, Helkenstrasse13, CH-3714Frutigen www.wandfluh.com Wandfluh GmbH, Friedrich-Wöhler-Strasse 12, D-78576 Emmingen Wandfluh.indd 1 07.07.2017 08:53:26 O+P Fluidtechnik 7-8/2017 21

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