Integrierte Hydraulikachse: Voith Turbo kooperiert mit Hänchen

Der Name CLDP steht für ‚Closed Loop Differential Pump‘ von Voith und ist ein Servoantrieb mit integrierter Pumpe. Somit muss dieser Hydraulikantrieb nur mechanisch, elektrisch und elektronisch angeschlossen werden und arbeitet dann über eine Dauer von drei Jahren oder 20.000 Stunden wartungsfrei. Voith liefert das Komplettpaket, dessen Antriebselement einen Hydraulikzylinder von Herbert Hänchen einsetzt. Damit ist sowohl für den Anwender als auch für den Hersteller von Maschinen und Anlagen der Einsatz einer Hochleistungshydraulik ohne eigenes Hydraulik-Know-how möglich – und dies in einem ventillosen System mit optimalem Wirkungsgrad.

„Gerade bei großen Kräften ist der Hydraulikzylinder dem Spindelantrieb deutlich überlegen. Neben der einfacheren Handhabung großer Kräfte hat er einen wesentlich geringeren Verschleiß“, erklärt Harald Branz, projektverantwortlicher Vertriebsleiter bei Voith. „Und durch die ventillose Konstruktion wird eine unübertroffene Energieeffizienz möglich.“ Doch viele Kunden scheuen heute vor Hydraulik zurück, da sie keine eigenen Fachleute mehr haben. Das Kosten-Nutzenverhältnis und die hohe Kraftdichte dieser Technik sind aber nach wie vor unerreicht. Der CLDP ist ein Hochleistungsgerät, das der Kunde ohne jegliche eigene Hydraulik-Kompetenz einsetzen kann.

Deshalb suchte und fand Voith in Herbert Hänchen einen strategischen Partner, der mit seinen Hydraulik-Zylindern vielfältige Anforderungen erfüllt und in der Herstellung jahrzehntelange Erfahrung hat. „Wir haben einen Partner gesucht, der unser System-Know-how mit einer entsprechenden Kompetenz für Hydraulikzylinder ergänzt“, berichtet Branz. „Unsere Kernkompetenz liegt bei kurzhubigen Zylindern. Auf die Serienfertigung dieser Zylinder sind unsere Fertigungseinrichtungen optimal abgestimmt. Für die CLDP hat Hänchen die passende Kompetenz und ist kein Wettbewerber. Deshalb haben wir den Zylinder für den hydraulischen Linearantrieb in weiten Bereichen gemeinsam optimiert und die Stärken beider Unternehmen gebündelt.“

Voith liefert die grundsätzlichen Vorgaben, die Hänchen umsetzt. Stefan Hänchen: „Wir hatten viele Abstimmungen, um zu einem gemeinsamen Produkt zu kommen. An beiden Enden haben die richtigen Ingenieure zusammengearbeitet.“ Auf beiden Seiten gab es im Rahmen der gemeinsamen Entwicklung klar definierte Prozesse. Zur erfolgreichen Umsetzung des Projektes haben Hänchen mit dem Zylinder-Know-how und Voith mit ihrem System-Know-how beigetragen.

Antriebe mit einer speziell konfigurierten Servocop-Dichtungskombination sind heute ein Kernelement jeder CLPD. Diese Zylinder sind auch beim Kolben-Durchmesser auf mm-Bruchteile genau konfigurierbar. So können die Zylinder ein exaktes Flächenverhältnis von 1:2 bieten. Die Fertigungstechnologie von Hänchen erlaubt es auch, die Zylinder in einem Vierkantblock zu realisieren, der die Verrohrung in Form von Bohrungen enthält und gleichzeitig Montagefläche für die anderen Elemente der CLDP ist. Damit ließ sich ein geschlossener Fluidkreislauf realisieren.

Ein CLDP-Servoantrieb kann in den drei kostenoptimierten Serien mit besonders kurzer Lieferzeit sogar als ein physisches Element für Leistungen bis zu 500 kN oder Geschwindigkeiten bis zu 640 mm/s und mit einer Hublänge bis zu 400 mm geliefert werden. Außerhalb der Serienfertigung sind 2000 bis 3000 kN Kraft mit dieser Technologie möglich. Die CLDP ist von -5 °C bis +40 °C arbeitsfähig und erfüllt, je nach Bauweise, IP 54 oder die IP 64.

Die CLDP wird nach einem Baukastensystem montiert. Es ist aber auch sehr viel außerhalb der normalen Bandbreite möglich: Voith wie Hänchen sind für ihre Kompetenz im Bereich Kundenanpassung bekannt. Dabei sind Werte in einem wesentlich breiteren Spektrum bis zu einer Antriebsleistung des Pumpenmotors von 300 kW möglich. Der Antrieb besteht dann aber aus mehreren miteinander durch Fluidleitungen verbundenen Einzelelementen mit demselben Wartungszyklus. Er ist auch in dieser Konfiguration als geschlossenes System einsetzbar. Die Hauptkomponenten der CLDP sind ein Servomotor, eine pulsationsminimierte Innenzahnradpumpe und ein direkt gekoppelter Hydraulikzylinder, der aus der Produktion von Hänchen kommt. Der Aufbau der CLDP ist autark und kompakt. Es gibt die drei Bauarten linear, parallel und orthogonal, was einen Einbau in enge und komplizierte Bauräume ermöglicht.

Für solche geschlossenen Kreisläufe und andere Aufgaben entwickelte Voith Turbo H + L Hydraulic ein Doppelaggregat mit zwei gegenläufigen Pumpen auf einer Achse. Um Platz, Gewicht und Kosten zu sparen, arbeitet die CLDP mit Differentialzylindern von Hänchen. Die Differentialpumpe beaufschlagt diese mit hydraulischem Druck. Die Kolbenseite des Hydraulikzylinders hat dabei genau die doppelte Fläche wie die Stangenseite, der Volumenstrom der beiden Pumpen steht exakt im selben Verhältnis von 2:1, wodurch die Anforderungen an Zylinder-Konstruktion und -Produktion definiert wurden. Die vakuumbefüllte hydraulische Achse erfüllt gleichzeitig höchste Anforderungen an Dichtigkeit, minimalen Haftgleiteffekt und Präzision. Dieser Aufbau bietet einen linearen Zusammenhang zwischen Motorumdrehungen und Position, was die Regelung entschieden vereinfacht.

Alternative zum Spindelantrieb

Einsatzbereiche für die CLDP sind Biege-, Trenn- und Formmaschinen sowie Pressen und Kunststoffmaschinen. Generell ist der Antrieb eine Alternative zum Spindelantrieb mit Servomotor.

Weitere wichtige Einsatzbereiche sind Sondermaschinen, Lebensmittelindustrie und Materialhandling. Auch im Prüfbereich wird die CLDP inzwischen eingesetzt. Für alle diese und viele andere Einsatzbereiche bietet die CLDP die Chance einer Rückkehr zu den großen Vorteilen der Hydraulik – ohne eigene Hydraulikkompetenz. hei

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