Drehzahlvariable Pumpenantriebe halbieren Energiebedarf von Abkantpressen

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Während in spanenden Werkzeugmaschinen meist frequenzgesteuerte Pumpenantriebe mit Normmotoren die Prozessanforderungen voll erfüllen, kommen in Kunststoffmaschinen und Pressen vorzugsweise servovariable Pumpenantriebe zum Einsatz. Ihr Vorteil: Durch die hohe Dynamik der Servoantriebe erzielen sie auch bei kurzen Zyklen sehr hohe Einspareffekte. Die mit drehzahlvariablen Pumpenantrieben (DVP) von Rexroth ausgerüsteten Abkantpressen sowie Kunststoffmaschinen verbrauchen je nach Werkstück bis zu 50% weniger Energie als vorher.

Alle Besonderheiten der Hydraulik in der Software berücksichtigt

Die Software der drehzahlvariablen Pumpenantriebe berücksichtigt bereits alle Besonderheiten der Hydraulik. Als Hersteller aller Antriebs- und Steuerungstechniken verbindet Rexroth das tiefe physikalische Verständnis für die Hydraulik mit einer hohen Softwarekompetenz. Inbetriebnehmer müssen darum die Antriebe lediglich parametrieren.

Die drehzahlvariablen Pumpenantriebe kommunizieren über alle gängigen Feldbusse und Ethernet-Protokolle wie Sercos III mit der übergeordneten Steuerung. Die speziell für den drehzahlvariablen Betrieb optimierte Innenzahnradpumpe PGH 3x deckt das gesamte Drehzahlspektrum bis 3000 min–1 mit einem hohen Wirkungsgrad ab. In Verbindung mit dem DVP-Konzept arbeitet sie im Zweiquadrantenbetrieb. Kombiniert mit Axialkolbenmaschinen können Anwender auch Vierquadrantensysteme energieeffizient umsetzen (Bild 2).

Bewährte Sicherheitsschaltungen bleiben in den Steuerblöcken erhalten

Aufgrund der hohen Kräfte hat gerade bei Abkantpressen der Personenschutz höchste Priorität. Beim Einsatz von drehzahlvariablen Pumpenantrieben bleiben die bewährten Sicherheitsschaltungen in den hydraulischen Steuerblöcken voll erhalten. Das reduziert den Engineeringaufwand für die Umstellung bestehender Konzepte erheblich.

Die Steuerungssoftware synchronisiert die beiden Pumpenantriebe, die über Wegaufnehmer den Regelkreis jeweils dezentral schließen. Dabei positioniert die intelligente Antriebslösung die beiden Zylinder in der Endlage auf 1/100 mm genau.

Das übertrifft die in Abkantpressen üblicherweise eingesetzten Ventillösungen und verbessert die Fertigungsgenauigkeit. Die von der Steuerung gesendeten Sollwerte gewährleisten außerdem, dass die Zylinder in der Pressphase die zugelassene Geschwindigkeit von 10 mm/s nicht überschreiten.

Als Systempartner schöpft Rexroth weitere Einsparpotenziale – auch über Technologiegrenzen hinweg – aus: von der Projektierung bis zur Inbetriebnahme. Bei Standardsystemen mit Servo- oder Proportionalventilen trägt die mechanische Drosselung des Förderstroms Wärme in das Hydraulikmedium ein, die ein Kühler mit Energie wieder abführen muss. Durch die Bedarfsregelung entsteht nur ein Bruchteil der Wärme, so dass die Kühlung in den meisten Fällen komplett entfallen kann. In den anderen Fällen reicht eine deutlich reduzierte Kühlleistung.

Energierückspeisung bei den Motoren erhöht die Energieeffizienz weiter

Zusätzlich erhöht der Einsatz rückspeisefähiger Leistungsteile bei den Servomotoren Rexroth Indradrive die Energieeffizienz. Die Motoren schalten bei lastfreien Abwärtsbewegungen oder der Dekompression automatisch in den Generatorbetrieb und erzeugen Energie, statt sie ungenutzt in Wärme umzuwandeln. Je nach Kundenwunsch kann der so gewonnene Strom entweder anderen Verbrauchern zur Verfügung gestellt, gespeichert oder in das Netz eingespeist werden.

Die Drehzahlabsenkung hat einen weiteren, nicht nur wirtschaftlich attraktiven Aspekt: die Reduzierung der mittleren Geräuschemission. Sie sinkt durch DVP um bis zu 10 dB(A). Damit entfällt in den meisten Fällen der Aufwand für sekundäre Geräuschdämmungen.

Aufgrund der Vorteile haben sich drehzahlvariable Pumpenantriebe in Kunststoffmaschinen bereits flächendeckend durchgesetzt, um die Energieeffizienz zu verbessern. Zunehmend nutzen auch Pressenhersteller diesen Ansatz, um bei mindestens gleicher Produktivität die Total Cost of Ownership für Anwender deutlich zu senken.

Dr. Marek Chmiel ist Projektingenieur bei der Bosch Rexroth AG in Lohr am Main

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