Inteligentní servohydraulické osy šetří 80 % nákladů na energie

Mnoho výrobců strojů zastává názor, že hydraulické lineární osy jsou příliš složité, těžkopádné a komplikované v případě potřeby rychlého uvedení do provozu. V dnešní moderní době implementace inteligentních elektronických systémů regu­lace pro hydraulické obvody již tato zažitá teorie neplatí. Moderní regulované osy mají mnoho silných stránek, mezi které jednoznačně patří vysoký výkon, dynamika a dlouhá životnost. Jak můžeme těchto výhod správně využít bez pokročilých znalostí hydrauliky?

Odborníci na průmyslovou hydrauliku ve společnosti Bosch Rexroth kompletně přepracovali elektrohydraulické osy a vyvinuli ucelené inovativní řešení s názvem CytroForce. Aplikační inženýři společnosti Bosch Rexroth jsou schopni během dvanácti týdnů připravit ve spolupráci se zákazníkem lineární osy, které jsou předem nakonfiguro­vané a nachystané pro přímou instalaci do systému. Jakmile jsou lineární osy uvedeny do provozu, jsou prakticky bezúdržbové. Jak je to možné? Samostatné servohydrau­lické osy (SHA) v řadě CytroForce se skládají z prostorově optimalizované kombinace servopohonu, hydraulického čerpadla, hydraulického bloku s ventily a hydraulického válce. Spolu s nádrží, ventily a senzory tvoří uzavřený hydraulický systém. Další standardní součást tvoří integrovaný řídicí systém, software PFC a otevřená komunikační rozhraní. Softwarově podporovaná parametrizace pomocí programu IndraWorks eliminuje potřebu náročného programování. Proto lze rychle a snadno provést detailní úpravy cyklu. Software navíc podporuje další nástroje pro návrh, simulaci a uvádění do provozu.

Elektrické a hydraulické komponenty kompaktních os CytroForce tvoří modulární systém, jehož parametry a funkcionalitu můžete libovolně nakonfigurovat. Díky standardizaci a optimalizaci rozhraní mezi čerpadlem, ventilovým blokem a hydraulickým válcem lze dosáhnout široké škály kombinací a modelů, aniž by bylo nutné opustit standardizovaný design uzavřeného hydraulického systému. Nová koncepce kompaktních os je flexibilní a důkladně optimalizovaná ve smyslu proudění kapaliny: kompaktní hydraulické bloky jsou odlévány do forem vytvořených pomocí 3D pískových jader. Tato technologie vede k efektivnímu využití materiálu a tiššímu provozu a snižuje spotřebu energie až o 80 %. Hlavním přínosem jsou tvarově rozložené kanály v bloku, které minimalizují tlakové ztráty a vytvářejí optimální podmínky pro proudění pracovní kapaliny. Ve srovnání s předchozí generací SHA byly zmenšeny zástavbové rozměry a hmotnost hydraulického bloku byla redukována. Díky tomu lze CytroForce integrovat do širokého spektra strojního zařízení.

Systém CytroForce je schopen, díky své modulární konstrukci využívající standardizované rozhraní a osvědčené softwarové kom­ponenty, nabízet široké využití v různých oblastech průmyslových aplikací. Příklad: S novým standardním řešením rozhraní mezi řídicím blokem a hydraulickým válcem, bez použití dodatečné příruby, je možno jednoduše dosáhnout tří různých variant: s diferenciálním, tandemovým válcem a válcem s oboustran­nou pístnicí. Průtokově optimalizovaný blok, který propojuje zdroj tlakové energie s hydraulickým válcem, značně snižuje hladinu hluku při proudění kapaliny, a tím přispívá k minimalizaci hluku celé soustavy. Kompenzace různých objemů kapaliny na hydraulickém válci je realizována pomocí jednoho nebo dvou hydraulických akumulátorů. Za účelem dosažení požadovaných funkcí je hydraulický blok vybaven ventily a zaslepovacími deskami se standardizovaným rozhraním.

Díky zvýšené účinnosti a hustotě výkonu pokrývá Cytro­Force-M síly až 1 200 kN. V závislosti na konfiguraci lze dosáhnout zdvihu hydraulického válce až 1,0 m a rychlosti pohybu rychloposuvem až 0,8 m.s^-1. Přesnost polohování je 10 μm a opakovatelnost je 5 μm. V segmentu s nižším výkonem mohou být alternativou k elektromechanické ose nebo jako součást hybridních celků se standardizovanou koncepcí řízení a pohonu. Uživatelé tak mohou získat výhodu energeticky úsporného řešení, možnosti akumulace tlakové energie a následné zpětné rekuperace. Standardizovaný design také umožňuje volitelnou funkci chlazení, aby se dodatečně zvýšil rozsah funkčnosti a provozní doba.

Uživatelé tak mohou snadno těžit ze spektra specifických průběhů sil, využití výstupního výkonu hydrostatického přenosového systému a možnosti akumulace tlakové energie a následné zpětné rekuperace. Standardizovaný design také umožňuje volitelnou strukturu chlazení, aby se dodatečně zvýšil výkon a provozní doba.

Jedním z klíčových cílů CytroForce je využít specifických výhod servohy­draulických os i bez pokročilých znalostí hydrauliky, a takto zefektivnit implementaci těchto zařízení u výrobců strojů. Proces je jednoduchý: prodejce Bosch Rexroth provede zákazníka procesem konfigurace během osobní nebo virtuální schůzky. Pomocí konstrukčních nástrojů specifických pro daný produkt se zadávají síly, rychlosti, trajektorie atd., definuje se cyklus a zkontrolují se zástavbové rozměry. Po provedení konfigurace je zvolené řešení připraveno k výrobě. U zákazníka je pak do 12 týdnů od zadání objednávky do výroby. Cenová nabídka a technická dokumentace jsou zasílány nejpozději následující pracovní den ve formátu PDF.

CytroForce snižuje náklady na energii až o 80 % (v závislo­sti na pracovním cyklu a aplikaci) ve srovnání s konvenčním hydraulickým řešením. Dalších úspor lze dosáhnout snížením objemu pracovní kapaliny až o 97 % a s tím spojených nákladů na pojištění. Také zástavbový prostor je zredukován o 50 %. Konvenční hydraulický agregát už není zapotřebí. Zjednodušený proces uvádění do provozu pros­třednictvím systému plug & produce představuje další výhodu, která pozitivně ovlivňuje celkové náklady. Vzhledem k tomu, že s předkonfigurovanou SHA (servohy­raulickou osou) lze zacházet jako s elektrickým pohonem, je třeba ji připojit pouze k napájení a následně na nadřazený řídicí systém. Požadavky na údržbu jsou kvůli uza­vřenému systému minimální.

Vysoké výkonové parametry, zkrácená doba cyklu a nízké náklady vedou jednoznačně ke zvýšení produktivity. Je třeba pouze polovina zástavbového prostoru konvenčních lineárních os. Spotřeba energie otáčkově řízeného pohonu je o 80 % nižší než u konvenčních hydraulických systémů. Nižší požadovaný objem oleje ve srovnání s otevřenými systémy je také ekonomicky a ekologicky výhodný. Například standardní osa včetně nádrže a pohonné jednotky vyžaduje mezi 100 až 250 litry oleje, zatímco osa CytroForce funguje už od 3 do 15 litrů. To je snížení až o 97 %.

Uzavřený hydraulický systém s nízkou náročností na údržbu má pozitivní vliv na zvýšení doby zařízení v provozu. Na rozdíl od konvenční hydraulické osy se do systému nemohou dostat téměř žádné nečistoty. To znamená, že filtr je nutné vyměňovat jen velmi zřídka. Dobu odstávky zařízení z provozu lze také snížit pomocí prediktivní údržby. Díky integrovaným senzorům a otevřeným rozhraním mohou snímače identifikovat a řídicí systém analyzovat data, která jsou kritická z hlediska prob­lémů a poruch. Prediktivní analýzy lze provádět pomocí služby ODiN. Ukazatel stavu stroje pro celou osu a pro každou součást osy poskytuje informace pro optimalizace procesu a prediktivní údržbu.

Se svým evolučním konceptem CytroForce vytvořil Bosch Rexroth novinku mezi elektrohydraulickými lineárními osami – pro lisy a obráběcí stroje s extrémně širokou škálou průmyslových aplikací. Výrobcům strojů a jejich uživatelům přináší CytroForce výhodu flexibilního a standardizovaného řešení. Zákazník z nich získá konkrétní návrhy, které se snadno konfigurují a jsou k dispozici téměř okamžitě, s minimálním technickým úsilím. Uživatele potěší nižší uhlíkovou stopou, nižšími emisemi hluku a nižšími náklady na provoz a údržbu. Nemluvě o tom, jak uživatelsky přívětivé je řešení.

Samostatné servohydraulické lineární osy z řad CytroForce, SHA a EMAH mají výhodu přímé údržby. Těchto několik pracovních úkonů lze provést díky speciální servisní sadě. Jde o rychlejší proces, než je například pravidelné mazání mechanických os.