Konstruktion: Elektro-hydraulische Präzisionsmaschine

Industrie 4.0, intelligente Fabriken und intelligente Energielösungen -- Unternehmen müssen heute viele verschiedene Technologien und Disziplinen integrieren. In diesem Feld können Eatons Fachkompetenzen in den Bereichen Elektrik und Hydraulik Kunden zu schnelleren und leichteren Lösungen verhelfen. Dies soll eine elektrohydraulische Maschine zeigen, die Eaton gemeinsam mit der Werthenbach Hydraulik-Antriebstechnik GmbH entwickelt hat. Sie lässt sich beispielsweise in der Metallformung einsetzen und kann dort mehrere synchronisierte Industriepressen miteinander verbinden.

Eaton hat in Zusammenarbeit mit Werthenbach Hydraulik-Antriebstechnik GmbH – einer der Eaton „Electro Hydraulic Authorized Solution Partners“ – eine elektrohydraulische Maschine entwickelt, die als Musterbeispiel für Eatons Kompetenzen in der integrierten elektrischen und hydraulischen Technologie dient. Das Projekt zeigt deutlich, dass eine ganzheitliche Herangehensweise bei Design und Konstruktion von Maschinen aufgrund geringerer Komplexität und leichterer Integration eine kosteneffiziente Strategie darstellt. Die Maschine basiert auf einem autonomen System mit geschlossenem Regelkreis und dezentraler Intelligenz. Sie ist somit in der Lage, die Steuerung selbstständig mit geringerem Personaleinsatz zu übernehmen. Zudem hat die Maschine einen geringeren Energieverbrauch und trägt damit zu einer Senkung der Gesamtbetriebskosten bei. Zusätzlich ist sie IoT-fähig und kann so Ausfallzeiten reduzieren, indem sie eine intelligente Wartung unterstützt. Diese umfasst vorausschauende Wartungsmaßnahmen sowohl bei Problemen als auch bei erkannten Problemmustern. Die Maschine kann beispielsweise in der Metallformung eingesetzt werden und dort mehrere synchronisierte Industriepressen miteinander verbinden.

„Es gibt einen klaren Trend hin zu intelligenteren, effizienteren Maschinen“, erklärt Marco Bison, Manager Mechatronic Technologies, EMEA Industrial Control and Protection Division bei Eaton. „Es geht nicht mehr länger nur um Komponenten, sondern darum, wie diese Komponenten sich vernetzen lassen, um intelligente Untersysteme zu schaffen, die dynamischer agieren und reagieren. Elektrohydraulische Systeme sind keine Zukunftsmusik – sie werden heute schon gebraucht. Kein anderes Unternehmen ist so gut positioniert wie Eaton, um Sie dabei zu unterstützen, diese Anforderungen zu erfüllen und Ihnen Vorteile zu verschaffen.“

Komponenten in gemeinsame Steuerarchitektur integriert

Die neue Maschine ist ein Beispiel dafür, wie SmartWire-DT, das intelligente Verdrahtungs- und Kommunikationssystem von Eaton, Komponenten in eine gemeinsame Steuerarchitektur integrieren kann, sodass eine Digitalisierung der Daten von einfachen Drucktastern oder Motorstartern in Steuerschränken bis hin zu Hydraulikventilen an der Maschine möglich ist. Im Vergleich zur konventionellen Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung können Anlagenbauer nun die Kosten für Verdrahtung, Prüfung und Kommissionierung um bis zu 85 Prozent senken.

Eaton bietet eine energieeffiziente Antriebspumpe an, die auf dem variablen Drehzahlstarter PowerXL basiert und potentielle Energieeinsparungen von bis zu 70 Prozent bietet. Im Zusammenspiel mit der durch AxisPro gesammelten Erfahrung im Bereich der Präzisionslastaufnahme zeigen sich die vielversprechenden Möglichkeiten der hohen hydraulischen Leistungsdichte und der integrierten Bewegungssteuerung.

Die Maschine ist in der Lage, die Steuerung auf Geräteebene zu dezentralisieren und reduziert so den allgemeinen Datenfluss, während sie gleichzeitig die Sammlung der Daten aller integrierten Systemkomponenten und deren Übertragung in die Cloud ermöglicht. Anschließende Datenanalysen erlauben es den Benutzern/Besitzern, Mehrwert zu schaffen, indem sie die Maschine auch einsetzen, um Fertigungskapazitäten, Qualität und Betriebszeiten zu verbessern und den Wartungsbedarf zu senken.

Programmierbare Servoventile steuern das System

In der Demonstrationsmaschine stellen die programmierbaren Servoventile der Reihe AxisPro die dezentralisierte Intelligenz dar und werden verwendet, um das System zu steuern. Dank der eingebauten Sensoren unterstützt AxisPro sowohl zentralisierte als auch dezentralisierte Achssteuerungsarchitekturen. Diese Ventile enthalten integrierte programmierbare elektronische Elemente und Linearspannungs-Differenzialtransformatorsensoren an einer Integralspule und ermöglichen so eine präzise, genaue und feinfühlige Steuerung. Aufgrund der Programmierfunktion von AxisPro ist eine bessere Skalierbarkeit in der SPS möglich, und der Benutzer kann entscheiden, welche Aufgaben zentralisiert bzw. dezentralisiert bearbeitet werden sollen.

Zudem verfügt die neue Maschine über einen drehzahlgeregelten Antrieb und ein Pumpensystem, das dem Kunden in Abhängigkeit vom Maschinenarbeitszyklus eine Energieeinsparung von bis zu 70 Prozent ermöglicht. Durch die Kombination der Leistung und Leistungsdichte des Pumpensortiments von Eaton mit den Eaton-Lösungen für eine intelligente Steuerung der Drehzahlregelung liefern diese Systeme die Leistung genau dann, wenn sie benötigt wird, und zwar effizienter als herkömmliche Pumpensysteme mit konstanter Drehzahl. Beispielsweise lassen sich mittels intelligenter Steuerung die drehzahlgeregelten Antriebspumpen von Eaton auf das Lastvolumen des aktuellen Arbeitszyklus abstimmen und müssen somit nicht mit einer konstanten Drehzahl von 1'500 U/min laufen. Somit können Anwender der Energieverschwendung extrem effizient entgegenwirken. Mit diesem Power-on-Demand-Konzept können auch mehrere Prozesse mit ähnlichen Anforderungen an Volumenfluss und Druck versorgt werden und verschiedene Aktoren über Richtungssteuerung oder Proportional- und Servoventile gesteuert werden. Gleichzeitig profitieren die Benutzer dieser Konfiguration von deren längeren Lebensdauer, der geringeren Wärmeentwicklung, der erhöhten Betriebssicherheit, dem geringeren Geräuschpegel der Pumpe und dem kompakten Design der Konfiguration.

Der integrierte Druckfilter der Reihe MNL von Eaton Filtration wurde mit der elektronischen Verschmutzungsanzeige VS5 kombiniert. So wird kontinuierlich der Differenzdruck innerhalb des Filtrationssystems gemessen und der Zustand des Öls bestimmt. Als Signalschnittstelle für die Verschmutzungsanzeige dient ein M12-Stecker zur Anbindung an das SmartWire-DT System und somit an die Cloud.

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