Durch Beschleunigungen bis zu 80 g beflügelt die Elektrohydraulik die Werkzeugmaschinen, ist per Software einfach zu steuern und behält bei der Kraft-Leistungsdichte die Nase vorn. Erfolgsbeispiele zeigt die Fachmesse MDA.
Als es den Tragflügeln des Airbus A380 bei Belastungstests an den Kragen ging, sorgten Riesenzylinder mit mehreren Metern Hub für die erforderlichen Kräfte und -auslenkungen. In Nibbelmaschinen stemmen hydraulische Achsen 30 t bei 1500 Doppelhüben/min. In beiden Fällen geht es aber nicht nur um hohe Kräfte, sondern auch um Präzision und lange Lebensdauer.
„Gerade in mechatronischen Systemen ist Hydraulik bei geradlinig wirkender Kraft einfach steuerbar“, erläutert Christian Schmidt, Bereichsleiter Konstruktion und Entwicklung bei der Herbert Hänchen GmbH & Co. KG aus Ostfildern-Ruit (Halle 23, Stand C07). Bei äußerst robuster Konstruktion und hoher Verfügbarkeit führe dies zu höchster Präzision, gleiches gelte für Kraft, Wirkungsgrad und Lebensdauer. „Wir haben kürzlich einen Zylinder aus der Stahlfertigung zur ersten Wartung erhalten, der weit über eine Milliarde Lastwechsel bei einer Last von 45 Tonnen ohne einen Ausfall bewältigt hat“, berichtet Schmidt stolz.
Zudem erreichten die Leistungsdaten der Elektrohydraulik neue Dimensionen, ergänzt Wolfgang Altmann, Geschäftsleiter Vertrieb Industriehydraulik bei der Bosch Rexroth AG in Lohr/M. (Halle 23, Stand A20). „Beschleunigungen bis 80 g in Crashanlagen, Eilgänge von bis zu zehn Meter pro Sekunde oder Positioniergenauigkeiten im Mikrometerbereich sind mittlerweile industrielle Praxis.“ Bei Aluminium-Druckgussmaschinen verzögerten elektrohydraulische Achsen von 10 m/s auf 0 innerhalb von 30 bis 40 ms. „Und in Werkzeugmaschinen erreichen interpolierende hydraulische sowie hydraulische mit elektromechanischen Achsen Konturgenauigkeiten von wenigen Mikrometern.“
Dabei ersetze Software in der Automatisierung zunehmend die Hardware, fährt Altmann fort. „Wir konnten Antriebsphysik und Automatisierung entkoppeln.“ Steuerungstechnisch sei es jetzt unerheblich, ob eine Bewegung elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgeführt wird. „In nur einer Umgebung können die Ingenieure programmieren, parametrieren und Diagnosen fahren.“ Von Rexroth entwickelte Software- Module gleichen die Nichtlinearitäten der Hydraulik automatisch aus. Die Regelelektronik kompensiert den Einfluss des Differentialzylinders, linearisiert Durchflusscharakteristiken, Druckverlustverläufe und Magnetkennlinien. Sie kann auch den Dämpfungsgrad des Antriebs durch Zustandsgrößenrückführung anheben. „Bei der Montage verbindet der Maschinenhersteller die Hydraulikachse heute mit der übergeordneten Steuerung und nimmt sie per Software in Betrieb“, so der Bosch-Rexroth-Mitarbeiter weiter. So erschließe sich das Potenzial von antriebsbasierenden Einachsreglern über modular erweiterbare Mehrachsregler bis hin zur High-end-Motion-Control für die komplexe Regelung einer nahezu unbegrenzten Zahl hydraulischer Achsen.
Hybridlösungen mit elektro-hydraulischen und -mechanischen Achsen sollen ebenfalls leicht zu realisieren sein. Als typische Einsatzgebiete nennt Dr. Gerd Scheffel, Ge- schäftsführer der Kaarster Parker Hannifin GmbH, Hydraulic Controls Division (Halle 23, Stand B44), die Druckgussmaschinen, Pressen und Rohrbiegemaschinen sowie Spritzgieß- und Blasformanlagen. Hydraulische Lösungen ließen sich ebenso leicht beherrschen wie elektromechanische. „Sie punkten insbesondere dort, wo die Elektromechanik wegen der geforderten Kraftdichte längst kapituliert hat“, so Scheffel weiter.
Wenn es um anwendungsspezifische Lösungen geht, bekommen die Kunden Unterstützung von den Herstellern. „Beim Einsatz der Hydromechatronik verstehen wir uns als Systemintegrator“, erläutert Christian Schmidt von Hänchen. „Wir können eine komplette, lineare Antriebslösung bestehend aus Zylinder, Ventilen, Peripherie, elektronischen Bausteinen, Steuerrechner, individuell angepasster Software und dem kompletten Engineering liefern.“ Für andere Aufgaben gehören die passenden Sensoren, etwa für Kraft, Weg und Druck dazu, die konstruktiv in die Hydraulik-Zylinder integriert werden, um eine sehr gute Messpräzision, Wiederholgenauigkeit und Schutz vor mechanischen und elektronischen Störungen sicherzustellen. Das reiche bis zur hohl gebohrten Kolbenstange, in die ein magnetostriktives Wegmess-System eingebaut wird.
„Wir arbeiten zudem intensiv an branchenspezifischen Lösungen“, ergänzt Parker-Hannifin-Chef Scheffel. Plug&Play sei das Ziel, „denn dann ist die Hydraulik ebenso attraktiv wie andere Technologien“. Einzelne Bauteile wie Ventile oder Zylinder seien über viele Jahrzehnte hinweg optimiert worden, entsprechend hoch die Wirkungsgrade. „Jetzt kommt es darauf an, dem Anwender den Einsatz zu erleichtern.“
Dabei ließen sich die Kosten und das Prototypen-Risiko von klassischen Sonderkonstruktionen vermeiden, fährt Hänchen-Entwicklungsleiter Schmidt fort. „Durch systematischen Einsatz modularer CAD-Elemente ist es möglich, auch für sehr spezielle Anwendungsgebiete durch Varianten-Konstruktion auf Kleinserien zurückzugreifen.“ So kann der Anwender der neuen Test-Zylinder-Baureihe 326 nicht nur die Hublänge, sondern auch den Kolbendurchmesser in Millimeter-Schritten auswählen. „Damit lässt sich in vielen Hochleistungsanwendungen die Fluidmenge sowie die Kraft anpassen“, so der Bereichsleiter Konstruktion und Entwicklung.
Mit einer Kraft-Leistungsdichte, die andere Technologien nicht annähernd erreichen, soll die Industriehydraulik ihre Bedeutung behalten. „Im Vergleich zu elektrischen und mechanischen Antrieben lassen sich Aggregat und Aktor räumlich entkoppeln“, beschreibt Christian Schmidt einen Vorteil. Beim Vergleich mit der Pneumatik komme zudem die minimale Kompressibilität des Hydraulik-Fluids zum Tragen. „Auch einfacher Überlastschutz durch Sicherheitsventile, die einfache Realisierung parallel arbeitender Antriebsachsen sowie Selbstschmierung und -kühlung über das Fluid sprechen für die Hydraulik.“
Michael Corban Fachjournalist in Nufringen
Antriebsphysik und Automatisierung entkoppelt
Gemeinschaftsstand Wasserhydraulik
Der Gemeinschaftsstand Wasserhydraulik in Halle 23 informiert auch 2007 über Produkte und Entwicklungen. Dieses Themenfeld ist nach Auskunft der Veranstalter vor allem angesichts des zunehmenden Umweltbewusstseins und der nationalen und internationalen Gesetze, Verordnungen und Richtlinien interessant.
Die Hydraulik als innovative Technik stelle sich diesen Herausforderungen. Unter dem Motto „Welt der Wasserhydraulik“ stellen 7 Anbieter das Spektrum vor. Zu sehen ist die Produktpalette wasserhydraulischer Komponenten und Systeme wie Ventile, Pumpen, Motoren, Zylinder und Aggregate.
Die Aussteller: · Hammelmann (Stand C11)
- Inoxihp (Stand B12)
- Krisch-Dienst (Stand C17/1)
- Maximator (Stand B16)
- SSH Stainless (Stand C15)
- Starfort (Stand B12/1)
- Wepuko (Stand C17)
Neue Technologien
Die Art des Antriebs – hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch – spielt bei der Inbetriebnahme keine Rolle mehr. Softwaremodule berücksichtigen Nichtlinearitäten, etwa die der Hydraulik, automatisch. Der Anwender kann so verschieden angetriebene Achsen einfach kombinieren, ohne den Programmieraufwand in die Höhe zu treiben.
Unsere Webinar-Empfehlung
Der Summit richtet sich an Entscheider aus den Bereichen Fertigung, Instandhaltung, Fabrikautomatisierung, Automatisierung, Intralogistik und Fabrikplanung, Netzplanung, Netzwerkinfrastruktur, Innovationsmanagement. Daneben sind Hersteller aus den Bereichen Maschinenbau, Sensorik,…
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