Ventil mit Can-Aktuator für mobile Anwendungen

Hohe Funktionalität, Präzision und Energieeffizienz sind die wichtigsten Herausforderungen der Hydraulik und bedeutende Faktoren hinsichtlich marktgerechter und leistungsstarker mobiler Maschinen. Die Ventile von Bucher Hydraulics erfüllen hohe Anforderungen zur präzisen Steuerung von Arbeitspositionen sowie zur automatischen Lenkung und können in allen Klimazonen eingesetzt werden. 120 l/min und 250 bar sind klassische Daten zu Volumenstrom und Betriebsdruck bei Landmaschinen und seit Jahrzehnten die Domäne der Hydraulik. Eingesetzt in ihrer puren Form ergeben sich hier jedoch einige Schwachstellen. Dazu zählen Druckschwankungen durch die Vielzahl von unterschiedlichen Anbaugeräten. Bei konventionellen hydraulischen Ansteuerungen, sind zusätzliche Maßnahmen notwendig, um ein Überschwingen des Ventils zu verhindern.

Basierend auf umfassendem Anwendungs-Know-how in der Landtechnik und dem Erkennen zukunftsweisender Technologien entwickelte Bucher Hydraulics eine für mobile Anwendungen außergewöhnliche Lösung. Der Hydraulikspezialist kombiniert dabei das in zahlreichen Anwendungen bewährte und permanent weiterentwickelte Proportional-Wegeventil der Baureihe LCV mit einem Can-Aktuator. Jetzt erfolgt die Ventilansteuerung anhand eines bürstenlosen elektrischen Schrittmotors samt integrierter Elektronik, der wiederum über Canbus angesteuert wird. Zusammen mit dem kompakten Schrittmotor zielt das LCV konkret auf Anwendungen in der Land- und Kommunaltechnik ab, deren Geräte für 120 l/min Volumenstrom und einen Betriebsdruck von 250 bar ausgelegt sind. Das neue mechatronische System erlaubt ein breites, weltweites Einsatzspektrum unabhängig von Klimazonen. So macht sich der Nutzen in einem bei +40°C Hitze am Äquator eingesetzten Traktor ebenso bezahlt wie in einer Pistenraupe, die auf Polarexpeditionen bei extremen Winden und eisigen -40°C ihre Arbeit verrichtet.

Die vollständige Trennung von elektromechanischer Ansteuerung und hydraulischen Funktionen sowie der intelligente Aktuator sind die Highlights der Ventilbaureihe und Basis für eine Reihe wertvoller Features. Anwender können den Ventilblock mit exakter Regelung nun individuell auf die jeweiligen Anforderungen abstimmen. Für die Ansteuerung ist kein Pilotdruck erforderlich, was das Ventil unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen wie Druck- und Temperaturschwankungen, Viskosität oder Verschmutzung macht. Das LCV ist somit schwingungsfrei und bietet äußerst stabile Funktionen für alle linearen und rotierenden Verbraucher. Dieses Leistungsspektrum zeigt sich insbesondere bei Kommunalfahrzeugen mit ihren vielfältigen Anbaugeräten.

Der intelligente Aktuator sorgt für eine reproduzierbare Positionierung des Steuerschiebers – und das ohne Hysterese und Sensoren. Bei jedem Start wird dazu die Neutralstellung ermittelt. Dabei wird mechanisches Spiel erkannt und kompensiert, sodass die Regelgüte des Ventils über dessen gesamten Lebenszyklus erhalten bleibt.

Im Vergleich zur Sensortechnik, die eine Positionsrückmeldung und deren Auswertung erfordert, fährt das Ventil, geregelt durch den Schrittmotor, direkt in die exakt definierte Position. Der Einsatz des Aktuators behebt deshalb auch das bisher typische Überschwingen des Ventils. Stattdessen können die erforderlichen Volumenströme deutlich genauer eingestellt und die Öffnungspunkte mit einer linearen Auflösung von 7 µm angefahren werden. Damit erreicht das LCV eine hohe Verstellgeschwindigkeit des Ventilschiebers (80 mm/s bei 12 Volt bzw. 100 mm/s bei 24 Volt) und mit den passend abgestimmten Beschleunigungsrampen kurze Sprungantwortzeiten (beispielsweise in 110 ms von 0 auf 7 mm). Die Einstellungen erfolgen automatisch am fertig montierten Ventil auf dem Prüfstand bei Bucher Hydraulics. Jedes Ventil hat eine eigene Seriennummer mit hinterlegten kundenspezifischen Parametersätzen und Öffnungspunkten, die im Aktuator abgespeichert sind. Der Maschinenhersteller erhält die einbaufertige Ventilsektion und spart damit viel Zeit, die er bisher für die Ventil-Parametrisierung einplanen musste. Die gleiche Hardware mit integrierter Intelligenz ermöglicht außerdem, dass Endanwender abgespeicherte Kennlinien auswählen können.

Kosten sparen im Anbaugerät ist eines der wichtigsten Kriterien für den Einsatz eines flexiblen Ventils. Bucher Hydraulics zeigt mit dem LCV eine zukunftssichere Lösung, die nahezu alle Anforderungen der Anbaugeräte erfüllt. Bestes Beispiel sind Fahrzeuge und Anbaugeräte die nur saisonal zum Einsatz kommen. Während sie mehrere Monate im Jahr nicht gebraucht werden, müssen sie in den wenigen Einsatzwochen nonstop laufen und zum Abtasten der Kartoffeln oder Rüben sehr präzise und schnell angepasst werden. Das LCV mit Can-Aktuator bietet nicht nur die hohe Regelgüte zur Tiefenregelung. Es erlaubt auch die exakte, feinfühlige Positionierung von im beladenen Zustand tonnenschweren Überladebändern und übernimmt die automatische Lenkfunktion beim Fahren in einer Reihe, was den Fahrer deutlich entlastet.

Die hohe Zuverlässigkeit des LCV zeigt sich insbesondere beim Einsatz in einer Pistenraupe. Selbst bei -40°C eingefroren im Schnee muss ein Arbeitsbeginn möglich sein. Als vollständig abgedichtete Einheit und dank der vom Ölkreislauf getrennten Ansteuerung funktioniert das Ventil samt Elektronik verlässlich und unabhängig von Temperaturen. Zudem meistert es extreme Luftdruckschwankungen mit entsprechend auftretender Feuchtigkeit, wie sie bei der Pistenbearbeitung auf mehreren Tausend Höhenmetern typisch sind.

Darüber hinaus steigert die Ventiltechnik den Bedienkomfort, in dem sie die synchrone Betätigung von bis zu sechs Verbrauchern auf gleiche Art und Weise ermöglicht. Der Fahrer muss sich je nach angewandtem Fahrzeug nicht mehr umstellen. Ausschlaggebend sind die lastunabhängig bedienbaren Ventile sowie das hysteresefreie System, dessen Startpunkt bekannt und immer gleich ist, sodass auch die Stellung des Hebels oder Joysticks in allen Fahrzeugen gleich sein kann.