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Hydraulik Schnelles Engineering mit servohydraulischem Aktuator

| Autor/ Redakteur: Stefanie Michel / Stefanie Michel

Bahnpuffer sind sicherheitsrelevante Bauteile, deren Funktion regelmäßig überprüft werden muss. Ein Sondermaschinenhersteller hat dazu eine maßgeschneiderte Prüfpresse entwickelt. Nur ein servohydraulischer Aktuator konnte die Anforderungen auch hinsichtlich des Engineeringaufwands erfüllen.

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Die Prüfpresse von Lindenberg erzeugt mit einem servohydraulischen Aktuator von Rexroth energieeffizient hohe Kräfte und fügt sich nahtlos in digitale Prozesse ein.
Die Prüfpresse von Lindenberg erzeugt mit einem servohydraulischen Aktuator von Rexroth energieeffizient hohe Kräfte und fügt sich nahtlos in digitale Prozesse ein.
(Bild: Bosch Rexroth)

Der Zug bremst – rund 50 Güterwagen mit jeweils bis zu 35 t Gewicht drücken nach vorn. Bahnpuffer an den Stirnseiten der Güterwagen federn die Stöße ab, sonst könnte sich der Zug aufschwingen und entgleisen. Bahnpuffer, massive Stahlhülsen mit einem kraftvollen Federpaket, sind sicherheitsrelevante Bauteile wie Bremsen und Radaufhängungen. Eine Inspektion im eingebauten Zustand ist nicht möglich, darum werden die Bahnpuffer regelmäßig ausgebaut und auf speziellen Prüfständen getestet. In der Schweiz hat der Sondermaschinenhersteller Lindenberg Technics dafür nun eine maßgeschneiderte hydraulische Presse entwickelt, die sich daten- und regelungstechnisch in Industrie-4.0-Umgebungen einfügt. Neben dem Prüfen von Bahnpuffern kann die Lösung auch zum Prüfen von Zugeinrichtungen sowie für kundenspezifische Montageprozesse eingesetzt werden.

Servohydraulik als ideale Kombination von Geschwindigkeit und Kraft

Die eigentliche Prüfbewegung mitsamt der Closed-Loop-Regelung übernimmt ein servohydraulischer Aktuator (SHA) von Rexroth. „Die Lösung stellt die ideale Kombination von Geschwindigkeit und Kraft zur Verfügung, die der Kunde für den Prüfprozess braucht“, betont André Kälin, Geschäftsführer und Mitinhaber der Lindenberg Technics AG mit Sitz am Zürichsee. Servohydraulische Aktuatoren sind komplette Antriebseinheiten, bei denen hydraulische Bewegungen digital gesteuert über drehzahlvariable Pumpenantriebe der Sytronix-Familie erzeugt werden.

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Einbaufertige Linearantriebe mit Vorteilen der Hydraulik

Die einbaufertigen servohydraulischen Aktuatoren (SHA) von Bosch Rexroth sollen die Vorteile eines kompakten Linearantriebs mit den hydraulikspezifischen Vorteilen bezüglich Leistung, Dynamik, Robustheit und Energieeffizienz vereinen. Den Anforderungen nach Elektrifizierung und einer möglichst kurzen Time to Market folgend, nutzen die SHA dasselbe Antriebs- und Regelkonzept wie die elektromechanischen Zylinder (EMC). Zusammen mit dem direkt angeschlossenen hydraulischen Teil bestehend aus Pumpe, Steuerblock und Zylinder entsteht so ein bedarfsgerechtes Gesamtpaket mit geschlossenem Hydrauliksystem und minimalem Ausgleichsbehälter.

SHA sind vom Netzanschluss bis zur Kolbenstange aufeinander abgestimmt und getestet – inklusive Vorparametrierung des Antriebsregelgerätes, Firmware und Technologiefunktion für eine ablösende Kraft- und Positionsregelung. Integrierte Sicherheitsfunktionen, wie zum Beispiel ungewolltes Anlaufen (STO), erhöhen die funktionelle Sicherheitskategorie. Diese kann mit geringem Engineeringaufwand durch den Einsatz von Ventiltechnik bis zum maximalen Performancelevel gesteigert werden, so der Hersteller. Optional bietet Bosch Rexroth die Möglichkeit der Felddatenerfassung (FDA) als Softwarebaustein für die Basis eines Condition-Monitoring-Systems.

Mit Maximalkräften bis zu 2500 kN, Verfahrgeschwindigkeiten bis zu 2 m/s und Hüben von bis zu 6 m eignen sich die SHA insbesondere für Pressen und Dosiersysteme, aber auch für leistungsseitig besonders anspruchsvolle Werkzeugmaschinen, Transport- oder Handlinglösungen.

„Schon bei der Konzeption hatten wir Vorstellungen, wie wir die Vorteile der Hydraulik mit moderner Regelung verknüpfen“, erinnert sich Kälin. Die Lösung sollte ein extrem breites Spektrum an Prüfkräften und Geschwindigkeiten bereitstellen und als einbaufertige Baugruppe einen minimalen Engineeringaufwand in Hard- und Software verursachen. „Ein solches Paket haben wir sonst nirgendwo gefunden, nur bei Bosch Rexroth“, hebt der Geschäftsführer hervor.

Energieeffiziente Pumpenantriebe durch Drehzahlregelung

Die Prüfanwendung stellt besondere Anforderungen an die Systemfähigkeit der Hydraulik. Für die Umstellung auf die verschiedenen Prüfzyklen unterschiedlicher Bahnpuffer muss ein Softwarebefehl reichen. „Unsere Presse deckt das gesamte Spektrum der verschiedenen Bahnpuffer im Einsatz ab und erreicht eine Maximalkraft von bis zu 1500 kN“, beschreibt Kälin die Vielseitigkeit der Maschine.

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