Fluid Power Mechtronics

Die Zukunft der Hydraulikregelung

Fluid Power Mechatronics bietet integrierte mechatronische Gesamtlösung
Elektro-hydraulischer Hybridantrieb mit Acopos-Servoumrichter: Acopos bietet durch die Smart-Process-Technologie die Möglichkeit, alle Regelkreise direkt auf dem Servoantrieb zu schließen und damit kürzeste Zyklus- und Reaktionszeiten zu realisieren. (Grafik: B+R)
Durch ihre hohe Kraft- und Leistungsdichte sind hydraulische Antriebe unverzichtbare Komponenten der industriellen Technik. Die Einsatzbereiche sind vielfältig – vom Werkzeugmaschinenbau bis zur Kraftwerkstechnik. Durch das Zusammenspiel von Hydraulik und Elektronik bietet B&R eine wirtschaftliche Gesamtlösung.

Während der konventionelle Zugang zur Automatisierung von hydraulischen Antrieben den Einsatz eines Hydraulik-Controllers notwendig macht, der ein produktspezifisches Programmiersystem erfordert und in der Controller-Firmware wenig flexibel ist, sorgt die neue Variante von B&R nach Aussage des Unternehmens für höchste Wirtschaftlichkeit im industriellen Einsatz – durch geringe Hardware-Komplexität bei gleichzeitig hoher Software-Flexibilität. Mit dem Fluid Power Mechatronics des Eggelsberger Herstellers lassen sich die Vorteile der Elektronik und Hydraulik auf effiziente Weise nutzen. Zudem soll die neue Antriebsregelung mit der integrierten Sicherheitstechnik auf Basis von Powerlink Safety vollständig kompatibel sein.

Eine Besonderheit der neuen Technik ist die flexible und skalierbare Hardwarekonfiguration. Fluid Power Mechatronics basiert nicht auf einem bestimmten Hardwareprodukt, sondern unterstützt eine breite Auswahl an Zielsystemen und Peripherie-Modulen. Dadurch kann für jede Anwendung eine maßgeschneiderte und kostenoptimale Konfiguration aus CPU und I/O 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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Die Hydraulikregler von B&R laufen vollständig synchron. Das bedeutet, dass sämtliche Achsen ihre Positions-, Kraft- und Druckwerte exakt zum selben Zeitpunkt abtasten und ihre Stellgrößen auch exakt zum selben Zeitpunkt mit einem Synchronisierungsjitter von weniger als einer Mikrosekunde auf die Ventile schreiben. Damit wird ein Höchstmaß an Bewegungskoordination und Präzision selbst bei einer hohen Anzahl von geregelten Achsen garantiert – auch dann, wenn die Regelalgorithmen der einzelnen Achsen auf verschiedenen intelligenten Einheiten im Automatisierungsverbund abgearbeitet werden. Kürzeste Zykluszeiten bis 100 Mikrosekunden sind realisierbar.

Energieeffiziente Lösungen lassen sich mit Hybridantrieben realisieren, ohne auf die vorteilhaften Eigenschaften hydraulischer Energieübertragung zu verzichten. Da weniger thermische Verlustleistung mit dem Öl abgeführt werden muss, lässt sich das Ölvolumen signifikant reduzieren. Ergebnis: 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. Durch den Ausgleich der Nachteile konventioneller Hydraulikantriebe bei gleichzeitiger Erhöhung der Wirtschaftlichkeit steht Maschinen- und Anlagenbauern mit der neuen Fluid-Power-Mechatronic-Technik von B&R ein Werkzeug zur Verfügung, das die Leistungsfähigkeit und Effizienz der Maschinen nach Einschätzung des Anbieters deutlich zu erhöhen verspricht. pb

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