Frequenzgeregelte Hydraulikaggregate für Werkzeugmaschinen

Seit der Mehrfachkatastrophe aus Erdbeben, Tsunami und Kernschmelze im Jahr 2011 ist Japan ein Land der Stromsparer geworden. Mit sportlichem Ehrgeiz konkurrieren die Menschen darin, möglichst wenig Energie zu verschwenden. Das färbt auf die Industrie ab, wie sich am Traditionshersteller Nachi beobachten lässt, besser gesagt an dessen Hydraulikaggregaten.

Das Sortiment der Firma reicht von Spezialstählen bis zu Robotern. Zur Strategie gehört, dass sich die verschiedenen Geschäftsbereiche wenn möglich gegenseitig beliefern, um die Abhängigkeit von Zulieferern zu reduzieren. So kommt es, dass der Hersteller gleichzeitig auch ein Anwender seiner Hydraulikaggregate ist. Das Unternehmen spare seit der Umrüstung der Produktion auf Aggregate der NSP-Serie im Jahr zwei Millionen Euro Stromkosten, sagt Niki Nieland, Sales Manager Industrial Hydraulics bei Nachi Europe.

Jüngstes Mitglied besagter Baureihe ist das NSPi-Aggregat für den Druckbereich bis 80 bar und Verbrauchsmengen von 10 oder 20 Litern. Es sei wegen des Frequenzumrichters und einer veränderten Motor-Pumpen-Einheit deutlich sparsamer als die Modelle, die viele Firmen momentan einsetzen würden, erklärt Nieland. Im Vergleich zum NCP-Aggregat beispielsweise, einem älteren Modell des Unternehmens, soll das neue Aggregat im Druckhaltebetrieb bei sechzig bar etwa 64 Prozent weniger Energie benötigen: Statt 920 Watt hat das Gerät 330 Watt. Damit braucht der Neuling einen Tick weniger Strom als sein direkter Vorgänger NSPe, der im selben Szenario auf rund 60 Prozent Ersparnis kommt.

Den Unterschied im Energiebedarf sehe der Kunde auf der Stromrechung, argumentiert Nieland. Zum Beispiel zahle ein Betreiber statt 877 Euro jährlich 511 Euro für die Energieversorgung des Hydraulikaggregates, wenn man von 8000 Betriebsstunden im Jahr, täglich 17 Stunden Druckhaltebetrieb und fünf Stunden drucklosem Betrieb sowie einem Strompreis von 12 Cent pro Kilowattstunde ausgeht. Dieser Posten würde sich also um rund 40 Prozent reduzieren, so die Schätzung des Herstellers.

Um diesen Wert zu erreichen, verringerte das Unternehmen im ersten Schritt die internen Reibungsverluste und passte die Motorkennlinie an. Das Unternehmen verbaute im Aggregat eine verstellbare Flügelzellenpumpe mit einer Druckwaage. Dadurch lässt sich das Verdrängungsvolumen anpassen. So fließt im Druckhaltebetrieb außer der internen Leckage kein Öl. „Außerdem ist mit einer Flügelzellenpumpen die interne Leckage geringer als mit Axialkolbenpumpen“, erklärt Nieland. „Wenn man diese Menge reduziert, sinkt der Wärmeeintrag.“

Der zweite Schritt war ein Frequenzumrichter. Normalerweise liegt die Drehzahl des Elektromotors bei 1500 Umdrehungen pro Minute. Ohne Frequenzumrichter läuft das Aggregat mit voller Drehzahl weiter, auch wenn sich der Aktuator nicht bewegt und der Druck also nicht benötigt wird. Mit Frequenzumrichter reduziert sich die Drehzahl. Wenn der Motor beispielsweise 1000 Umdrehungen pro Minute weniger leistet, werden bei einem Verdrängungsvolumen von acht cm³/min pro Minute acht Liter Öl weniger bewegt, die daher nicht zur Erwärmung beitragen. Wenn der Frequenzumrichter ausfällt, läuft das Aggregat nebenbei bemerkt auch ohne weiter.

Was die Maßnahmen konkret für den Wärmeeintrag bedeuten, zeigt folgendes Beispiel: Im konstanten Druckhaltebetrieb bei 60 bar steigt die Öltemperatur im älteren Vergleichsaggregat NCP um 28°C. Hingegen erwärmt sich das Öl im neuen Aggregat nur um 1,5°C. Folglich muss der Tank weniger Wärme aufnehmen und kann kleiner ausfallen. Bei einer Verbrauchermenge von zehn Litern pro Minute reicht die Version mit dem zehn-Liter-Tank aus, wobei die zusätzliche externe Ölzufuhr von Verbrauchern die Menge von einen Liter pro Minute nicht überschreiten sollte.

Das NSPi ist folglich für Firmen interessant, bei denen Werkzeugmaschinen täglich im Dauereinsatz sind, sodass die Einsparung beim Strompreis die Kosten des neuen Aggregates ausgleichen. Das gilt vor allem dann, wenn in der Maschine bereits ein NSP-Aggregat steckt, denn der Platzbedarf ist in beiden Fällen etwa der gleiche.

Autor: Dagmar Oberndorfer, Redaktion

Mittelständisches Arbeitsklima im Konzern

Niki Nieland, Nachi Europe

KURZINTERVIEW: Niki Nieland, Sales Manager Industrial Hydraulics, Nachi

fluid: Die Firma Nachi hat rund 5850 Mitarbeiter. Wie viele davon arbeiten in europäischen Niederlassungen?

Wir haben in Deutschland Standorte in Krefeld und Bietigheim-Bissingen, außerdem Büros in England, Spanien, Frankreich und der Türkei. Insgesamt arbeiten etwa 70 Leute hier in Europa. Und in Tschechien haben wir ein Produktionswerk, das gehört aber nicht zu Nachi Europe sondern zum Mutterkonzern Nachi-Fujikoshi.

fluid: Die Firma wurde 1928 in Toyama, Japan, gegründet, hat also eine relativ lange Geschichte. Wie würden Sie die Unternehmenskultur beschreiben?

Nachi Europe ist sehr westlich. Das Arbeitsklima fühlt sich eher mittelständisch an. Ich genieße diese kürzeren Entscheidungswege: Ideen werden schnell aufgegriffen, man spricht einfach mit dem Geschäftsführer. Natürlich gibt es zwischen den Mitarbeitern kulturelle Unterschiede, aber das ist kein Problem, wenn man die Spielregeln klar ausmacht. Bei mir zumindest klappt das bisher ganz gut. Und ich sage immer direkt, wie etwas ist.

fluid: Am Anfang stellte das Unternehmen Sägeblätter her. Mittlerweile umfasst das Sortiment Wälzlager, Werkzeuge, Hydraulik, Roboter und Sonderstahl. Wie relevant ist die Hydraulik für die Firma?

Das können Sie am Umsatz ablesen: Von den 1,3 Milliarden Euro wurden 2012 zirka 19 Prozent in der Hydraulik gemacht. Einen größeren Anteil haben nur die Wälzlager. In der Hydraulik arbeiten weltweit etwa 400 Leute. Diese Sparte gibt es bei uns seit 1958. Nachi ist sowohl im Mobil- als auch im Industrie-Hydraulikbereich tätig.

Im Mobil-Bereich haben wir einen 50-prozentigen Marktanteil bei Minibaggern, wie Sie sie als Privatperson im Baumarkt ausleihen können, um hinterm Haus den Gartenteich zu machen. Da werden die Radmotoren in hohen Stückzahlen von uns hergestellt.