Technik-Mix macht elektro-hydraulische Maschine IoT-fähig

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.“

Eine Beispielmaschine entwickelte Eaton zusammen mit Werthenbach Hydraulik-Antriebstechnik. Das Projekt zeigt, dass eine ganzheitliche Herangehensweise bei Design und Konstruktion von Maschinen aufgrund geringerer Komplexität und leichterer Integration eine kosteneffiziente Strategie ist. 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 Ausfallzeiten reduzieren. Denn mit einer intelligenten Wartung sind vorausschauende Wartungsmaßnahmen sowohl bei Problemen als auch bei erkannten Problemmustern möglich. Die Maschine kann beispielsweise in der Metallformung eingesetzt werden und dort mehrere synchronisierte Industriepressen miteinander verbinden.

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.

Außerdem bietet Eaton eine energieeffiziente Antriebspumpe an, die auf dem kostengünstigen variablen Drehzahlstarter PowerXL basiert und Energieeinsparungen von bis zu 70 Prozent bietet. Im Zusammenspiel mit der durch AxisPro gesammelten Erfahrung im Bereich der Präzisionslastaufnahme zeigen sich die 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, Mehrwert zu schaffen, indem sie die Maschine auch einsetzen, um Fertigungskapazitäten, Qualität und Betriebszeiten zu verbessern und den Wartungsbedarf zu senken.

In der Demonstrationsmaschine steurn die programmierbaren Servoventile der Reihe AxisPro das System. Dank der eingebauten Sensoren unterstützt AxisPro sowohl zentralisierte als auch dezentralisierte Achssteuerungsarchitekturen. Die Servoventile enthalten integrierte, programmierbare und elektronische Elemente: Integrierte Linearspannungs-Differenzialtransformatorsensoren an einer Integralspule ermöglichen eine präzise, genaue und feinfühlige Steuerung.

Aufgrund der Programmierfunktion von AxisPro ist eine bessere Skalierbarkeit in der SPS möglich. 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 nicht mit einer konstanten Drehzahl von 1500 U/min laufen. Somit wird Energie nicht verschwendet. 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. hei

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