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O+P Fluidtechnik 3/2021

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O+P Fluidtechnik 3/2021

PRESSEN

PRESSEN RICHTUNGSWEISENDE EFFIZIENZ DURCH SERVOHYDRAULIK PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Eine intelligent elektrifizierte Hydraulik kann einen maßgeblichen Beitrag zu einem wirtschaftlichen und nachhaltigen Betrieb von Anlagen leisten. Am Beispiel einer Pulverpresse zeigt ein dezentrales Antriebskonzept mit vollintegrierten servohydraulischen Achsen und neuer Blockanbaupumpe die Möglichkeiten der Effizienzsteigerung bezüglich Bauraum, Energie und Kostenaufwand. Autor: Torsten Kübert, Leiter Vertrieb Branche Pressen, Werkzeugmaschinen und Automotive, Bosch Rexroth AG in Lohr am Main Wie muss eine Industriehydraulik beschaffen sein, die aktuellen Megatrends wie Digitalisierung, Vernetzung und Klimaschutz Rechnung trägt? Laut einer von Bosch Rexroth beauftragten Studie der Technischen Universität Dresden sind drei Qualitäten entscheidend: vorausschauend, intelligent und funktional. Zu den ersten beiden Aktionsfeldern zählen Zustandsüberwachung und Verschleißmeldung sowie dezentralisierte Intelligenz und in Software verlagerte Funktionalität. Die Schlüsselanforderung „funktional“ beinhaltet Simulationen mit digitalem Zwilling sowie Plug-and-run-Lösungen, die das Engineering und die Inbetriebnahme verkürzen. Bosch Rexroth will mit dem Überbegriff Connected Hydraulics zukunftsweisende Lösungen in der Industriehydraulik aufzeigen. Die darin enthaltenen Ansätze sind durchgängig digital und konnektiv, aber auch möglichst modular und standardisiert. Angesichts der drängenden Forderung nach mehr Intelligenz und Energieeffizienz bei geringerem Bauraum steht die Elektrohydraulik mit Verdrängersteuerung im Fokus. Was damit möglich ist, zeigt das folgende Beispiel einer optimierten 200-Tonnen-Pulverpresse für Keramikprodukte. PULVERPRESSE NACH VERDRÄNGERSTEUERPRINZIP Der Auftrag für die Pulverpresse sah einen Hydraulikantrieb mit kompakten Baumaßen sowie einen energieeffizienten und geräuscharmen Betrieb vor. Dafür ermittelten die Experten von Bosch 34 O+P Fluidtechnik 2021/03 www.oup-fluidtechnik.de

PRESSEN Rexroth ein zum Bewegungszyklus passendes elektrohydraulisches Antriebskonzept für die Hauptfunktionen Ober- und Unterkolben. Die modulare Lösung, die zugleich den Aufwand für Engineering und Inbetriebnahme senkt, gründet sich auf dezentrale servohydraulische Achsen (SHA). Jede SHA hat einen drehzahlvariablen Antrieb, dessen Herzstück eine Motor-Pumpen-Einheit bildet. Die abgestimmte Kombination aus Synchron-Servomotor und Axialkolbenpumpe erzeugt aus den beiden Stellgrößen Drehzahl und Schwenkwinkel den für die Achsbewegungen nötigen Volumenstrom. Weil die beiden SHA die Hauptfunktionen der Presse dezentral im Verdrängersteuerprinzip ausüben und den benötigten Volumenstrom für die Zylinder in Ober- und Unterkolben direkt erzeugen, lässt sich das vormals große Hauptaggregat drastisch verkleinern und standardisieren. Für die verbleibende Versorgung der Nebenachsen, Hilfs- und Peripheriefunktionen genügt ein Kompaktaggregat, das nur noch 20 Prozent der früheren Hydraulikleistung erzeugen muss. Da es auch den geschlossenen Kreis der SHA vorlädt, steigt die Leistungsdichte dank höherer Pumpendrehzahlen. SERVOHYDRAULISCHE LINEARANTRIEBE MIT FLEXIBLEN ERWEITERUNGSMÖGLICHKEITEN Das am Oberkolben verbaute servohydraulische Antriebsmodul treibt den für den Pressvorgang maßgeblichen Dreiflächenzylinder an, während die SHA am Unterkolben mittels Gleichgangzylinder gegenhält und das Werkstück abzieht. Bei Bedarf ließe sich das Antriebsmodul auch mit einem Umlaufblock erweitern, um neben dem Gleichgangzylinder auch den Mehrflächenzylinder mit einer Eil-/Pressgang-Umschaltung zu versehen. Alternativ oder zusätzlich zum Mehrflächenzylinder kann der drehzahlvariable Pumpenantrieb eine kontinuierliche Getriebeanpassung über den Schwenkwinkel realisieren, etwa für lange Kraft- und Druckhaltephasen oder zur Momentenbegrenzung des Synchron-Servomotors. Gesteuert wird jede Achse über einen per Leistungskabel angeschlossenen Kompaktumrichter. Falls gewünscht, lässt sich der servohydraulische Antrieb aber auch von einer übergeordneten Steuerung kommandieren oder über den elektrischen Pfad im Verbund mit mechanischen und anderen Antrieben kombinieren. BLOCKANBAUPUMPE KUPPLUNGSFREI AN SYNCHRON-SERVOMOTOR ANSCHLIESSEN Ein genauer Blick auf die in der Pulverpresse verbauten SHA offenbart eine Neuheit von Bosch Rexroth, die aktuell bereits bei verschiedenen Hydraulikanwendungen im Einsatz ist: Die 4Q-Blockanbaupumpe A4VZA. Das Besondere: die kompakte Modifikation der bekannten Axialkolbenpumpe A4VSG lässt sich kupplungsfrei an den energieeffizienten und dynamischen Synchron-Servomotor MS2N10 anschließen und bildet so eine noch kompaktere, trägheitsoptimierte und effizientere Motor-Pumpen-Einheit. Den direkten Anschluss an Steuerblöcke oder Zylinder ermöglicht eine speziell von Bosch Rexroth optimierte Anschlussplatte mit integrierten Vorkompressionsvolumina. Diese reduziert die Geräuschemission sowie die Druckpulsation des Antriebs auf ein für Axialkolbeneinheiten neues Niveau. Fotos: Bosch Rexroth AG 02 POINTIERT SERVOHYDRAULISCHE ANTRIEBE (SHA) MIT DEZENTRALER VERDRÄNGERSTEUERUNG IN BESTEHENDE ANLAGENKONZEPTE INTEGRIERBAR VORTEIL: VERKLEINERTER BAURAUM UND ENERGIEERSPARNIS 01 Durch das servohydraulische Antriebsmodul ist das standardisierbare Hauptaggregat spürbar verkleinert und fasst ein Ölvolumen von nur noch 170 anstelle 1 000 Liter Schematischer Aufbau einer servohydraulischen Achse mit Mehrflächenzylinder www.boschrexroth.com www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2021/03 35

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