Hydraulikregelung

Die überlegene Kombination

Hydraulische Antriebe mit ihren hohe Kraft- und Leistungsdichten sind unverzichtbare Komponenten im Maschinen- und Anlagenbau. Kombiniert man diese Eigenschaften mit dem hohem Wirkungsgrad und der einer elektrischen Leistungsstellung, so erhält man eine sehr wirtschaftliche Kombination ¿ und eine perfekte Regelung. Und genau das bietet B&R dem Betreiber mit seinem Fluid Power Mechatronics.

Die Pulverpresse ist ein typisches Einsatzgebiet für eine Antriebstechnik mit Fluid Power Mechatronics.

Der konventionelle Zugang zur Automatisierung von hydraulischen Antrieben verlangt den Einsatz eines Hydraulik Controllers und eines entsprechenden produktspezifischen Programmiersystems. Und das heißt, die Flexibilität hinsichtlich der Controller Firmware ist eher gering. Mit dem neuen Fluid Power Mechatronics von B&R lassen sich die Vorteile der Elektronik und Hydraulik auf effiziente Weise nutzen. Denn die Eigenschaften dieser elektrohydraulischen Antriebsregelung bieten geringe Komplexität in der Hardware bei gleichzeitiger hoher Flexibilität in der Software. Darüber hinaus ist die neue Antriebsregelung mit der integrierten Sicherheitstechnik auf Basis von Powerlink Safety vollständig kompatibel.

Für Maschinen- und Anlagenbauer bedeutet diese Antriebstechnologie einen deutlichen Wettbewerbsvorsprung. Beispielsweise die flexible und skalierbare Hardwarekonfiguration. Fluid Power Mechatronics basiert nicht auf einem ganz bestimmten Hardwareprodukt, sondern unterstützt eine breite Auswahl an Zielsystemen (X20 CPU, APC, Power Panel, etc.) und Peripherie Modulen. Dadurch kann für jede Anwendung eine maßgeschneiderte und kostenoptimale Hardware Konfiguration aus CPU und I/Os für Sensoranbindungen und Ansteuerung der Stellelemente konzipiert werden. Die erforderliche Rechenleistung ist dabei durch die zu realisierende Zykluszeit und die Anzahl der Hydraulikachsen bestimmt. Auf sämtlichen Zielsystemen ist die Kopplung von hydraulischen Antrieben mit elektrischen Achsen (Synchronmaschinen, Schrittmotoren, Asynchronmaschinen) im Kontext von Generic Motion Control einfach realisierbar.

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Flexible und skalierbare Hardwarekonfiguration

Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Hydraulikregler vollständig synchron laufen. Sämtliche Achsen tasten ihre Positions-, Kraft- und Druckwerte exakt zum selben Zeitpunkt ab und schreiben ihre Stellgrößen auch exakt zum selben Zeitpunkt mit einem Synchronisierungsjitter von

Interessant ist auch die Flexibilität der Software im Gegensatz zu den starren Firmware Strukturen auf konventionellen Hydraulik Controllern. Ihre Programmierung kann sowohl in IEC 61131 und ANSI C erfolgen. Aufgrund der nahtlosen Integration in das B&R Software Tool Automation Studio kann die Applikation mit nur einem Werkzeug konfiguriert und parametriert werden. Die Anwendung reglerspezifischer Programmiersysteme ist nicht notwendig. Und damit entfällt zusätzlicher Schulungsaufwand. Einfache und auch komplexe Kopplungen zwischen Antriebsachsen beliebigen Typs bis hin zu Aufgabenstellungen im Bereich CNC und Robotik werden durch die Einbindung in Generic Motion Control unterstützt.

Auch die Sicherheit ist ein wichtiger Punkt. Denn aufgrund der großen Kräfte, die in hydraulischen Antrieben wirken, ist eine sichere und reaktionsschnelle Kontrolle gefordert. Die integrierte Sicherheitstechnik auf Basis von Powerlink Safety stellt hier die ideale Antwort für diese anspruchsvolle Aufgabe dar. Intelligente Sicherheitsreaktionen anstelle harter Maschinenstopps sowie minimale Sicherheitsabstände aufgrund schneller Reaktionszeiten garantierten höchste Sicherheit in der Maschinenführung. Darüber hinaus ermöglichen leistungsfähige Diagnosewerkzeuge von Automation Studio das Eingrenzen und Auffinden von Fehlern ¿ auch während der Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb.

Den Energiefluss hydraulisch übertragen

Angesicht steigender Energiepreise gewinnen energieeffiziente Lösungen in der Industrie immer mehr an Bedeutung. Hydraulische Widerstandssteuerungen mit Ventilen zeichnen sich durch einen sehr schlechten Wirkungsgrad aus. Dieses Einsparungspotential kann mit Hybridantrieben realisiert werden, ohne dabei auf die vorteilhaften Eigenschaften der hydraulischen Energieübertragung verzichten zu müssen. Da weniger thermische Verlustleistung mit dem Öl abgeführt werden muss, lässt sich das Ölvolumen signifikant reduzieren. Das Ergebnis sind kompakte, wartungsarme Hydraulikeinheiten mit langer Lebensdauer.

Eine wichtige Eigenschaft im Bereich der elektro-hydraulischen Hybridantriebstechnik liegt im elektronisch gestellten Energiefluss, der hydraulisch übertragen wird. Dadurch werden die Vorteile der elektrischen Leistungsstellung und der hydraulischen Leistungsübertragung vereint. Letztere zeichnet sich durch hohe Kraft- und Leistungsdichten, geringe Massenträgheiten, robuste und einfach zu fertigende Zylinder, einen einfachen Überlastschutz durch Druckbegrenzungsventile sowie geringe Baugrößen aus. Die Antriebsleistung kann kompakt und effizient in große Prozesskräfte umgesetzt werden. Die elektrische Leistungssteuerung sorgt ebenso für einen ruhigen Lauf und ein stabiles Temperaturverhalten.

Die bewährten Servoverstärkerbaureihen Acopos und Acoposmulti in Verbindung mit Servomotoren der Baureihen 8LSC und 8KSJ eignen sich besonders für elektrohydraulische Hybridantriebssysteme. Acopos bietet durch die Smart Process Technologie die Möglichkeit, die gesamten Regelkreise direkt auf dem Servoantrieb zu schließen und damit kürzeste Zyklus- und Reaktionszeiten zu realisieren. Zusätzlich kann die Rückspeisefähigkeit und Power Factor Correction von Acoposmulti zur konsequenten energetischen Maschinenoptimierung eingesetzt werden. Die Motoren der genannten Baureihen zeichnen sich durch ihr extrem niedriges Trägheitsmoment und außerordentliches Beschleunigungsvermögen aus. Auf diese Weise erlangen sie eine bislang unerreichte Dynamik auf hybrid angetriebenen Maschinen.

Dr. Robert Kickinger, B&R / Dr. Peter Stipp

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