Servopumpe stößt Pressenhydraulik in eine höhere Effizienzklasse

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Dekompression des Hydrauliköls zur Stößelbeschleunigung genutzt

Der Druckaufbau bei der hydraulischen Presse komprimiert teilweise die Hydraulikflüssigkeit. Die typischerweise eingesetzten Mineralöle haben bei Drücken bis etwa 250 bar eine Kompressibilität von rund 2,5 %. Üblicherweise findet der Druckaufbau im ausgefahrenen Zustand des Presskolbens statt. Dadurch muss eine nicht unerhebliche Menge an Hydraulikflüssigkeit in den Presszylinder gefördert werden. Durch einen kompakten Aufbau des Hydrauliksystems mit kurzen Leitungen zwischen Pumpe und Zylinder versucht man, das Ölvolumen so gering wie möglich zu halten.

Ist der Pressvorgang beendet, muss das komprimierte Hydrauliköl aus dem Presszylinder entweichen, um das für die schnelle Hubbewegung des Werkzeuges notwendige Füllventil öffnen zu können. Bei ventilgesteuerten Pressen strömt das Kompressionsvolumen in den Tank. Dabei wandelt sich die Kompressionsenergie (Federenergie) in Wärme um (Bild 7). Sie geht komplett verloren. Anders ist es bei den über Servopumpen gesteuerten Pressen. Führt eine Servopumpe die Druckentlastung durch, indem das Hydrauliköl dem Pumpenrotor eine entgegengesetzte Drehrichtung aufzwingt, wird der Servomotor als Generator betrieben. Die so gewonnene Elektroenergie wird verwendet, um die Servopumpe für die schnelle Hubbewegung des Stößels zu beschleunigen.

Ansteuerung des Füllventils über eine Servoachse bietet Vorteile

Dem Füllventil der Servopressen kommt besonders bei schnell laufenden Pressen eine große Bedeutung zu. Es empfiehlt sich daher, das Ventil über eine Servoachse anzutreiben. Einerseits erhält man dadurch eine kurze Reaktionszeit und eine hohe Ventildynamik, andererseits lässt sich ein hartes Anfahren der Endlagen verhindern. Der Einsatz einer Servoachse für das Füllventil ermöglicht auch, die Bewegung des Ventilkolbens in idealer Weise mithilfe einer schnellen Mehrachssteuerung in den Bewegungs- und Druckverlauf der Presse zu integrieren.

Für typische Fließpress- oder Ziehprozesse empfehlen sich Pressen, die über Servopumpen mit konstantem Fördervolumen angetrieben werden. Über die Veränderung der Pumpendrehzahl wird die Pressgeschwindigkeit variiert. Das Motormoment muss ausreichen, um die Pumpe gegen den maximalen Betriebsdruck drehen zu können (Bild 8).

Hydraulikpumpen mit Fördermengenverstellung halten Druckanstieg konstant

Für das Kalibrieren, das Presshärten sowie für Umformprozesse mit stark zunehmender Presskraft sind dagegen Hydraulikpumpen mit Fördermengenverstellung vorteilhaft. Sie ermöglichen, das erforderliche Motormoment bei Druckanstieg konstant zu halten oder zu reduzieren (Bild 9). Zeitgleich kann die Geschwindigkeit des Hydraulikkolbens verringert werden. Der Hauptvorteile liegt in einer deutlichen Reduzierung der zu installierenden elektrischen Leistung. Während des Druckhaltens kompensiert die Servopumpe lediglich die Leckage des Systems.

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