Druck und Strom auf Anfrage

Antriebssysteme - Moderne hydraulische Systeme sparen Energie bei hoher Dynamik und dezentraler Intelligenz. Die elektrohydraulischen Regelsysteme auf Basis von Axialkolben-Verstellpumpen regeln Druck, Förderstrom und Leistung ohne Drosselverluste im Energiezweig.

06. Juni 2006

Die bewährte Kombination aus verstellbaren Rexroth Axialkolbenpumpen in Schrägscheibenbauweise der Baureihen A10VSO und A4VSO und innovativer Ansteuerelektronik garantiert bei Spritzgießmaschinen kurze Zykluszeiten und zuverlässige, hohe Wiederholgenauigkeit. Auch in anderen Maschinen außerhalb der Kunststoff- und Gummiverarbeitung, beispielsweise bei Pressen oder Prüfständen, gewinnt diese Technologie stetig neue Kunden. Rexroth hat eine durchgängige Elektronik in verschiedenen Ausprägungen entwickelt, die die verschiedensten Anforderungsprofile erfüllt und die Prozesssicherheit gewährleistet. Das Grundprinzip wurde in den 80er-Jahren von Rexroth entwickelt und patentiert. Es basiert in den modernen Ausprägungen auf den bewährten Axialkolbenpumpen A4VSO und A10VSO in Schrägscheiben-Bauart. Ein elektrisch angesteuertes Proportionalventil bestimmt über einen Stellkolben die Position der Schrägscheibe in einem geschlossenen Regelkreis. Der geförderte Volumenstrom ist proportional der Stellung der Schrägscheibe. Über einen mit der Regelelektronik verbundenen Druckmessumformer wird der Systemdruck ständig ermittelt und im Druckregelkreis der Elektronik derart verarbeitet, dass eine stufenlose Regelung des Pumpenausgangsdruckes ermöglicht wird. Optional ist eine Leistungsregelung erhältlich.

Höherer hydraulischer Wirkungsgrad

Im Gegensatz zu den nach wie vor verbreiteten, auf delta-p basierenden p/Q-Systemen kennzeichnet das Wirkprinzip SY(H)DFEx das ›Nichtvorhandensein‹ von Drosselverlusten im Energiezweig. Das erhöht den hydraulischen Wirkungsgrad des Gesamtsystems deutlich bei gleichzeitig höherer Energieeffizienz und damit niedrigeren Kosten. Die entscheidende Größe für den Maschinenhersteller ist darüber hinaus eine hohe Dynamik, um die Verstellzeiten und damit schließlich seine Prozessbewegung auf ein Minimum zu reduzieren. Für diese Regelung kann der Anwender unter den verschie­denen Ausprägungen eines durchgängigen Elektronikkonzepts auswählen und damit die verschiedenen Applikationsschwerpunkte abdecken: mit externer Regelelektronik, als analoge, integrierte Version sowie als integrierte digitale Regelelektronik mit Feldbus-Ansteuerung via CAN-Bus

Bei der SYDFE1 verarbeitet die externe Regelkarte VT 5041-2X alle benötigten Signale. Diese Karte im Europaformat arbeitet als analoger Verstärker und besitzt standardmäßig je einen Sollwert-Eingang für Druck und Schwenkwinkel sowie optional einen Eingang für den Leistungssollwert. Ein Druckmessumformer erfasst den Druck-Istwert und ein Wegaufnehmer an der Pumpe den Schwenkwinkel-Istwert. Die Regelektronik bereitet die beiden Istwerte auf und regelt sie mit den Systemgrößen Druck, Schwenkwinkel oder Leistung exakt aus. Das Ausgangssignal des Minimalwertbildners wird zum Sollwert und schließt den Regelkreis. Je nach Sollwert verändert die Regelelektronik die Kolbenposition und damit den Schwenkwinkel der Schrägscheibe. Diese Variante bietet sich besonders dann an, wenn die Umgebungsbedingungen, unter denen das Hydraulikaggregat arbeitet, besonders rau sind. Die Elektronik ist dann im Schaltschrank optimal geschützt. Neben dieser externen Lösung für den Schaltschrank nutzt Rexroth robuste, industrietaugliche Prozessoren zur Integration von Regelelektroniken in die Axialkolbenpumpe. Dabei unterstützten diese anschlussfertigen Systemlösungen sowohl die analoge Signalübertragung als auch die Anbindung an die digitale Kommunikation.

Das Arbeitsprinzip bleibt dabei dasselbe. Die integrierte analoge Elektronik SYDFEE erfasst den Schwenkwinkel über einen Drehwinkelsensor auf Hallsensorbasis. Der Druckmessumformer kann an die Pumpe oder an das optionale Vorspannventil mit direktem Anschluss an die Regelelektronik montiert werden. Alternativ kann ein externer Druckmessumformer an beliebiger Position innerhalb des Hydrauliksystems über den Zentralstecker angeschlossen werden. Die Regelelektronik besitzt je einen analogen Sollwert­eingang für Druck und Schwenkwinkel über den Zentralstecker. Über ein internes Potenziometer kann der Anwender die optionale Leistungsbegrenzung einstellen. Ein Wegaufnehmer mit integrierter Elektronik an der Pumpe ermittelt den Schwenkwinkel-Istwert und meldet ihn an die Onboard-Elektronik zurück.

Anschlussfertige Lösungen reduzieren Verkabelung

Die interne Elektronik vereinfacht als anschlussfertige Systemlösung die Inbetriebnahme und reduziert den Verkabelungsaufwand erheblich. Das gilt noch mehr für die feldbusfähige Regelung vom Typ SYDFEC. Die im Proportionalventil integrierte digitale Ansteuer- und Regelelektronik mit CAN-Schnittstelle übernimmt die komplette Regelfunktion für die Druck- und Förderstromregelung. Die Regelelektronik erhält ihre Sollwerte für Druck, Schwenkwinkel sowie Leistungsgrenze über den CAN-Bus. Der Anwender kann unter analoger, digitaler oder hybrider Signalübertragung auswählen und die Regelelektronik damit an das jeweilige Automatisierungskonzept anpassen. Über CAN-Bus kann der Anwender sowohl Reglerparameter im laufenden Betrieb von der Maschinensteuerung aus verändern, als auch bequem Diagnosemeldungen abrufen. Damit bindet Rexroth die Druck- und Förderstromregelung als intelligenten Aktor nahtlos in dezentrale Automatisierungsstrukturen ein.

Starke Basis durch optimierte Axialkolbenpumpen

Bei allen Fortschritten in der Elektrohydraulik verbessert Rexroth aber auch ständig die Basiskomponenten, in diesem Fall die Axialkolbenpumpen. Die Mitteldruck-Pumpe A10VSO für Betriebsdrücke bis 280 bar hat Rexroth aktuell in der neuen Baureihe 32 weiter in Richtung Geräuschreduzierung und Effizienz zur Energieeinsparung getrimmt. Das erreicht die neue Baureihe beispielsweise durch eine optimierte Umsteuerung. Wichtiger Nebeneffekt: Dadurch reduziert sich auch die Druckpulsation im System. Gerade bei Anwendungen, bei denen der Abstand zwischen Aggregat und Maschine größer ist, verringert das optionale Vorkompressionsvolumen, Pre Compression Volume PCV, die Pulsation beträchtlich. Weniger Pulsation heißt weniger Körperschall im Hydrauliksystem und damit eine Reduzierung der Geräuschemission. Bei der Baureihe 32 haben die Entwickler darüber hinaus durch den neuen Universaldurchtrieb die Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Pumpen wesentlich vereinfacht: Der Hydraulikspezialist verlagert bei der A10VSO die Varianz von der Pumpe in die relativ günstigen Anbau- und Durchtriebselemente.

Achim Richartz, Bosch Rexroth AG

Erschienen in Ausgabe: 04/2006