Grafik Kompaktaggregate, Bild: Hawe Hydraulik

Heute verfügbare Kompaktaggregate sind so klein, dass sie im Maschinegehäuse untergebracht werden können, inklusive des direkt angebauten Ventilverbande. Bild: Hawe Hydraulik

Mehr als 50 Prozent aller spanenden Werkzeugmaschinen werden für die Fertigung von Bauteilen der Automobilproduktion verwendet, insbesondere bei der spanenden Bearbeitung von Motorblock und Getriebe. Diese Fertigungsanlagen sind besonders anspruchsvoll. Die drei wesentlichen Kriterien bei der Maschinenauswahl sind: Verfügbarkeit, Produktivität und Effizienz. Nicht alle Werkzeugmaschinenhersteller erfüllen die hohen Ansprüche der Automobilproduktion, einige wenige haben sich hierfür qualifiziert.

Wegsitzventil, Bild: Hawe Hydraulik
Das Wegsitzventil vom Typ NBVP ist ein Beispiel für ein Wegesitzventil für Werkzeugmaschinen in der Automobilindustrie. Es hat das Normanschlussbild Cetop3, 8W-Magnettechnik und Stellungsüberwachung. Bild: Hawe Hydraulik

Darüber hinaus verfolgen die Automobilwerke das Ziel, die Wartungs- und Instandhaltungskosten niedrig zu halten: Dafür sollen die Fertigungsmaschinen möglichst viele Gleichteile enthalten, mit der Konsequenz, dass nur Komponenten von ausgewählten Herstellern freigegeben werden. Dazu hat jeder Automobilhersteller hat detaillierte „Freigabelisten“ für die Werkzeugmaschinen. Dabei handelt es sich um Produkte, die auch die oben genannten drei Anforderungen erfüllen.

In vielen Werkzeugmaschinen kommen hydraulische Systeme zum Einsatz: In der Regel dort, wo auf engem Raum hohe Kräfte aufgebracht werden müssen, zum Beispiel zum Klemmen von Achsen, zum Lösen von Werkzeugen oder zum Spannern von Werkstücken.

Für diese hydraulischen Aktoren muss die Druckölversorgung bereitgestellt und gesteuert werden. Dazu werden Hydraulikaggregate mit den zugehörigen Ventilverbänden eingesetzt. Je nach Funktion der Anlage kommen dabei unterschiedliche Konzepte zum Tragen: Anlagen in denen ein ständiger Volumenstrom bereitgestellt wird, können mit Regelpumpen oder, in der moderneren Ausführung, mit drehzahlgeregelten Aggregaten versorgt werden. In den meisten Maschinen ist jedoch kein ständiger Volumenstrombedarf vorhanden. In dem Fall stellt eine Speicherladeschaltung und ein Aggregat im Abschaltbetrieb die effizienteste Ölversorgung dar.

Speicherladeschaltung und Abschaltbetrieb bedeutet, dass ein Hydraulikspeicher durch eine Pumpe geladen wird. Ist der Maximaldruck erreicht, schaltet das Aggregat ab. Der Volumenstrom für die Verbraucher wird dann aus dem Speicher bereitgestellt. Dieser Volumenstrom kann kurzzeitig deutlich höher sein, als der aus dem Aggregat. Das kann die Geschwindigkeit einzelner Funktionen (zum Beispiel Werkzeug lösen) deutlich steigern und damit die Produktivität der Maschine verbessern.

Keine interne Leckage mit Wegsitzventilen

Kompaktaggregate, Bild: Hawe Hydraulik
An Kompaktaggregate können Ventilverbände mit Wegesitzventilen direkt angebaut werden. Es gibt sie auch mit IO-Link-fähiger Sensorik. Bild: Hawe Hydraulik

Abschaltbetrieb und Speicherladeschaltung funktionieren besonders gut, wenn das System keine internen Leckagen aufweist. Bei den Aktoren ist das in der Regel gegeben. Vielfach werden Hydraulikanlagen heute jedoch mit Wegeschieberventilen ausgerüstet. Diese Ventile haben konstruktiv bedingt eine interne Leckage, dadurch kann der Systemdruck bei abgeschaltetem Aggregat nicht dauerhaft aufrechterhalten werden. Daher haben sich für diese Betriebsart leckagefreie Wegesitzventile als besonders vorteilhaft erwiesen.

Sitzventile schließen einen Hydraulikkreis leckagefrei ab. Das heißt, es treten am Ventil keine Verluste auf. Ist ein Hydraulikkreis einmal unter Druck gesetzt, wird dieser dauerhaft gehalten – falls nötig auch über mehrere Stunden. Hier zeigt sich der Effizienzvorteil der Sitzventile: Im Abschaltbetrieb werden zum Teil nur 20 Prozent der Energie benötigt, die mit einem dauerhaft laufenden Aggregat benötigt würden. Darüber hinaus wird auch das Öl weniger belastet – ein Ölwechsel kann deutlich seltener erfolgen. Dieser geringere Wartungsaufwand verbessert die Effizienz, aber auch die Verfügbarkeit. Letztere wird durch weitere Eigenschaften der Wegesitzventile günstig beeinflusst: Sie sind unempfindlich gegen Verschmutzungen im System. Klemmende Ventilkolben, wie sie bei Wegeschieberventilen häufiger vorkommen, sind ausgeschlossen. Positiv auf die Verfügbarkeit wirkt sich auch der Einsatz bei sicherheitsrelevanten Funktionen aus, denn Wegesitzventile sind in stellungsüberwachter Ausführung erhältlich: Gibt das Ventil ein „geschlossen“ Signal aus, dann ist das Ventil tatsächlich vollkommen geschlossen. Der angeschlossene Verbraucher führt auch keine Kriechbewegung aus, die durch eine interne Leckage entstehen würde.

Der Speicherladebetrieb mit Sitzventilen bietet damit einen wichtigen Produktivitätsvorteil, ein weiterer kann sich durch die Anwendung höherer Betriebsdrücke ergeben. Durch die Anwendung eines höheren Betriebsdruckes, reichen geringere Volumenströme für das Aufbringen gleicher Kräfte. Damit können kleinere Komponenten verwendet werden, resultierend in geringeren trägen Massen und damit größeren möglichen Geschwindigkeiten.

Platzsparende Hydraulik

Die Automobilindustrie hat diese Vorteile erkannt. Die großen deutschen Hersteller haben sich für Einsatz von Wegesitzventilen in ihren Werkzeugmaschinen entschieden. Die Baureihe NBVP der Firma Hawe Hydraulik ist beispielsweise für den Einsatz in der Motoren- und Getriebefertigung freigegeben. Als Ergänzung gibt es Zwischenplatten, die ebenfalls mit leckagefreier Ventiltechnik ausgestattet sind. Um den Druck für einzelne Funktionen anzupassen sind 2- und 3-Wege-Druckregelventile verfügbar, die sich für den Einsatz in Hydraulikanlagen im Abschaltbetrieb eignen.

Die genannten Wegesitzventile lassen sich ähnlich den Wegeschiebern im Ventilverband anordnen und unterschiedlich Schaltfunktionen kombinieren. Direkt angebaut an die Hydraulikaggregate ergeben sich damit platzsparende Lösungen, die direkt im Maschinengehäuse integriert werden können. do

Bleiben Sie informiert

Diese Themen interessieren Sie? Mit unserem Newsletter sind Sie immer auf dem Laufenden. Gleich anmelden!