Servo-hydraulischer Aktuator - SHA · Servo-hydraulischer Aktuator ˜ SHA Technische nformation 11/12 RD 08137, Ausgabe: 2018-02, Bosch exroth AG Parameter Wert Einheit Kommentar

RD 08137, Ausgabe: 2018-02, Bosch Rexroth AG

Servo-hydraulischer Aktuator − SHAAnwendungsportfolio

Inhalt

Produktbeschreibung 2Antriebsnavigator linearer Aktuatoren 2Produktmerkmale ‒ Vorteile und Kundennutzen 3Einsatzgebiete 3Anwendungsgebiete ‒ Beispiele 3Aufbau 4Bauformen 5Lösungsraum 5Funktionsprinzip Lösungsraum A1 6Technische Daten Lösungsraum A1 7Kurzbeschreibung der PFC-Funktionen 8Schaltschrank für servo-hydraulische Aktuatoren SHA 9Schritte zur Lösungsfindung 10 - 11Systemschlüssel 12

RD 08137Ausgabe: 2018-02

Technische Information

2/12 Technische Information | Servo-hydraulischer Aktuator ‒ SHA

Bosch Rexroth AG, RD 08137, Ausgabe: 2018-02

Produktbeschreibung

Der servo-hydraulische Aktuator SHA vereint die Kraft der Hydraulik bei sehr geringem Ölvolumen in einem geschlos-senen System mit der Dynamik und Präzision der Elektrik bei flexibler Vernetzbarkeit. Schwerlastanwendungen mit hohen Axialkräften auf Mikrometer genau positionieren, kraftvoll pressen, fügen oder schließen: Dies lässt sich ökonomisch mit der neuen SHA realisieren.

Mit einer SHA kann der Anwender ein vom Netzanschluss bis zur Kolbenstange abgestimmtes und geprüftes Kom-plettpaket erhalten − inklusive Vorparametrierung des Antriebsregelgerätes, Software, Firmware und Technolo-

giefunktionen für ablösende Druck-, Kraft- und Positions-regelung. Schaltschränke komplettieren das Gesamtsystem.

Das Portfolio im Baukastenprinzip eröffnet Anwendern ▶ Maximalkräfte von bis zu 2.600 kN ▶ Hublängen von bis zu 1,8 m ▶ Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 1,1 m/s

Größere Kräfte, längere Hübe und höhere Verfahrge-schwindigkeiten können außerhalb des Baukastens auf Anfrage umgesetzt werden.

Antriebsnavigator linearer Aktuatoren

Branchen-spezifisch

Mehrflächen-/Tandemzylinder

Differential-zylinder

AufgelösteBauweise

VS.

KompakteBauweise

VS.

Elektro-mechanischerAntrieb

Servo-hydraulischer Antrieb

VS.

GeschlossenesSystem - SHA

Offenes System(Atmosphärischer Tank)

EMC-HD

EMC

SHA

Servo-hydraulischer Aktuator ‒ SHA | Technische Information 3/12


Produktmerkmale ‒ Vorteile und Kundennutzen

Vorteile durch Hydraulik Vorteile des Systems Kundennutzen

▶ Hohe Stellkräfte – hydraulisches Wirkprinzip

▶ Robustheit – lange Lebensdauer

▶ Einfacher Überlastschutz –Druckbegrenzungsventil

▶ Einbaufertige Lösung – vormontiert, befüllt und wenige Schnittstellen

▶ Einfache Inbetriebnahme – Plug & Run

▶ Geringer Wartungsaufwand – geschlossenes System, diagnosefähig

▶ Energieeffizienter Betrieb – Power on demand

▶ I4.0-Fähigkeit – offen ▶ Autark von Zentralhydraulik –

Flexibilität ▶ Bosch Rexroth –

Kernkomponenten im Systemverbund

▶ Zeitersparnis durch schnelle, einfache Integration und Inbe-triebnahme

▶ Hohe Maschinenverfügbarkeit ▶ Geringe Betriebs- und

Wartungskosten – Energie, Versicherung

▶ Kosteneinsparung durch offene Standards im Steuerungskonzept

▶ Wirtschaftliches Engineering – Baukastenprinzip

▶ Bosch Rexroth – kundenindividuelle Systemlösungen, weltweiter Service

Vorteile durch Elektrik

▶ Hohe Präzision und Dynamik – Servomotoren und Umrichter

▶ Connectivity – flexible Busanbindung

▶ Regelung und Diagnose – Technologiefunktion (PFC) mit Überwachungs- und Schutzfunk-tion

Einsatzgebiete

Für die servo-hydraulischen Aktuatoren SHA bestehen vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Anhand ihrer spezifischen Eigenschaften bieten sie Vorteile hinsichtlich Genauigkeit, Dynamik und Regelbarkeit. Damit tragen sie sowohl zur Verkürzung von Taktzeiten, als auch zur Erhöhung von Flexibilität und Qualität im Fertigungsprozess bei. Aufgrund der flexiblen Bauweise, entweder in kompakter oder aufgelöster Form, lässt sich die SHA an die Platzverhält-nisse in der Maschine integrieren.

Anwendungsgebiete ‒ Beispiele

Biegen Heben

Pressen Bewegen



Die Hauptkomponenten der SHA bestehen im Wesentli-chen aus einem IndraDrive-Antriebsregelgerät mit Technologiefunktion PositionForceControl (PFC), dem IndraDyn S Motor, einem Hydraulikzylinder mit integrier-tem Wegmesssystem und einer Axialkolbenpumpe für das hydraulisch geschlossene System. Außerdem sind Druck- und Temperatursensoren, ein Ausgleichsbehälter, ein Filter und Ventile im hydraulischen

Aufbau

Block integriert. Ergänzend zur Leistungselektronik gehö-ren Netzfilter und -drosseln zum Standardlieferumfang.Optional können verschiedene Funktionen (z. B. Sicher-heitstechnik) mittels Ventilen oder Elektronik ergänzt werden. Die SHA kommuniziert über ein Bussystem mit der übergeordneten Maschinensteuerung.

L1 L3L2

Steuerung

Sensorik Software

Hydraulik Elektrik

System aus bewährten Komponenten von Bosch Rexroth

FluidElektrisches

Zubehör



Lösungsraum

Der Fokus liegt auf folgenden Systemlösungen: ▶ Differentialzylinder mit Konstantverdränger − A1 ▶ Differentialzylinder mit Verstellverdränger − A2 ▶ Gleichgangzylinder mit Konstantverdränger − B1 ▶ Mehrflächen-/Tandemzylinder mit Konstantverdränger − E1

Differential-zylinder

Gleichgang-zylinder

Mehrflächen-/Tandem-zylinder

A B

A

A B A B

A BA1 B1 E1

A BA2 B2 E2

Bauformen

Kompakt Aufgelöst ▶ Voll- oder Teilintegration des Zylinders und der

Motor-Pumpen-Einheit mit dem Hydraulikblock ▶ Bauraumoptimiert

▶ Verbindung des Standardzylinders und der Standard-Motor-Pumpen-Einheit mit dem Hydraulikblock durch Schläuche oder Rohrleitungen

▶ Flexibilität

Weitere Informationen über das Funktionsprinzip sowie technische Daten zur Lösung A1 − Differentialzylinder mit Konstantverdränger − finden Sie im Folgenden der techni-schen Information.

Der hier dargestellte Lösungsraum SHA bietet vielfältige Kombinationsmöglichkeiten zur Ausführung der servo-hydraulischen Aktuatoren.

Das breit aufgestellte Komponentenportfolio von Bosch Rexroth erlaubt für die jeweilige Kundenapplikation die optimale SHA-Systemlösung zu projektieren.



Funktionsprinzip Lösungsraum A1

Zylinder ausfahren: ▶ Die Pumpe fördert von A nach B ▶ Beim Ausfahren ist die wirkende Fläche X1 ▶ Das Volumen fließt von der Ringkammer X2 über die Pumpe in die Kolbenkammer X1 ▶ Das Differenzvolumen der Stange X3 wird aus dem Ausgleichsbehälter in die Kolbenkammer X1 befördert

Zylinder einfahren: ▶ Die Pumpe fördert von B nach A ▶ Beim Einfahren ist die wirkende Fläche X2 ▶ Das Volumen fließt von der Kolbenkammer X1 zum Teil über die Pumpe in die Ringkammer X2 ▶ Das Differenzvolumen der Stange X3 wird über ein Ventil in den Ausgleichsbehälter befördert

In der vereinfachten Darstellung des Funktionsprinzips sind nur die wesentlichen Komponenten, die Bewegungsrich-tungen des Zylinders und eine mögliche Kraftrichtung dargestellt.

X1

X2

X3

B

Av

F

X1

X2

X3

B

A

v

F



Technische Daten Lösungsraum A1

00

50

100

150

200

250

300

20 40 60 80 100

250 kN

100 mm/s

Vorschub Geschwindigkeit [mm/s]

Vors

chub

Kra

ft [

kN] Fmax [kN]

Fcont [kN]

In der folgenden Tabelle werden die Leistungsdaten der Variante A1 − Differentialzylinder mit konstanter Axialkol-benpumpe aus dem Lösungsraum der SHA beschrieben.Die dargestellten Kräfte und Geschwindigkeiten beziehen sich auf die Kolbenseite des CSH1/3 Zylinders. Die Maximalkraft entsteht bei einem Druck von 250/300 bar.

Die maximale Zylindergeschwindigkeit bei den Vorzugs-typen bezieht sich auf eine maximale Strömungsge-schwindigkeit von 5 m/s in den Leitungsanschlüssen. Der gesamte Leistungsumfang ergibt sich aus den vergrö-ßerten Leitungsanschlüssen am Zylinder.

Die im Kraft-Geschwindigkeit-Diagramm dargestellte Leis-tungsgrenze bezieht sich auf die farblich markierte SHA- Systemlösung aus dem Lösungsraum A1.

Zur Auslegung einer SHA-System-lösung für Ihre Applikation kon-taktieren Sie bitte Ihren Ansprechpartner bei Bosch Rexroth oder wenden sich an: [email protected]

Kraft [kN]

25 50 100 250 500 750 1.000 1.500 2.000 2.500

Ges

chw

indi

gkei

t [m

m/s

]

25

50

100

200

300

400

500

600

700

800

Vorzugstypen

Gesamtleistungsumfang

Beispielhafte Darstellung für Kraft-Geschwindigkeit-Diagramm



Maschinensteuerung mit Führungskommunikation

Kurzbeschreibung der PFC-Funktionen

Die IndraDrive-Technologiefunktion PositionForceControl (PFC) dient zum Positionieren und zur Kraftregelung eines hydraulischen Zylinders.Diese Systemfunktion ist Lieferbestandteil einer SHA und muss lediglich parametriert werden. Eine zusätzliche Programmierung ist meist nicht erforderlich.Die Position wird mittels eines Lagegebers geregelt. Der Sensor ist meist im Zylinder direkt verbaut. Die Kraft wird über Drucksensoren in den Zylinderkam-mern oder über einen Kraftsensor am Zylinder geregelt.

Der Reglerübergang ist ablösend. Die Genauigkeit der Regelung hängt von der Auflösung, der Gebergenauigkeit/Jitter, der Störungsfreiheit der Signale und dem gesam-ten hydraulischen Systemaufbau ab.

Weitere Informationen finden Sie in unserer Inbetriebnah-mebeschreibung: R911379549 Rexroth Sytronix − SvP 7020 PFCDrehzahlvariables Positionieren hydraulischer Achsen

Kundenmaschine

Servo-hydraulischer Aktuator SHA

Umrichter mitTechnologiefunktionPFC (position force control)

Servo-hydraulische Aktuatoreinheit

Sensoren Hydrostatisches Getriebe Sicherheit

Schutzfunktionen

Sicherheit

Diagnose

Istw

erte

Stel

lwer

te

Sollw

erte

AblösenderKraft-/Positionsregler



Schaltschrank CAB-X-Standard für servo-hydraulische Aktuatoren SHA

Übersicht:CAB-X ist eine Standardlösung für servo-hydraulische Aktuatoren mit der SHA-Ausführung, die als einfache Paketlösung eingesetzt werden kann.

Elektrosteuerung verdrahtet und funktionsgeprüft, bestehend aus:

▶ Schaltschrank − Größe je nach Reglergröße, RAL7035 ▶ Reglerabgang komplett inkl. HCS-Antriebsregler ▶ Kaltleiterschutzfunktion ▶ Netzgerät geregelt 24 VDC ▶ Beschaltungsvarianten

Bedienung: ▶ Hauptschalter ▶ Not-Aus-Taster ▶ Signalleuchten (Störung/Warnung/Betrieb)

Optionen: ▶ Gehäuse in Sonderfarben oder Edelstahl ▶ Externe Filter bei besonderen Anforderungen ▶ Höhere Schutzart als IP54 ▶ Reserveplatz für Zusatzausrüstungen ▶ Motorabgang für Fremdlüfter

Servo-hydraulische Aktuatoreinheit

Schaltschrank mit Umrichter und Technologiefunktion PFC

Maschinensteuerung mit Führungskommunikation



Schritte zur Lösungsfindung

Projektbeschreibung mit Bild

Für eine zielgerichtete Projektierung müssen die folgen-den Informationen vollständig vorliegen:

▶ Kurze Projektbeschreibung mit Bild(ern) ▶ Zylinderausrichtung in der Maschine ▶ Zusätzliche Rahmenbedingungen ▶ Prozessablauf in Form eines F/s/t oder F/v/t Profils

Anfragen können an [email protected] gesandt werden.

Zylinderausrichtung

Wert Einheit Kommentar (min, max, Bereich, ca., etc.)Bewegte (reduzierte) Masse m kgUmgebungstemperatur t °CKabellänge vom Aktuator zum Schaltschrank mBussystem

Zusätzliche Rahmenbedingungen

Auswahl bitte ankreuzen

Winkel α: _______



Parameter Wert Einheit Kommentar (min, max, Bereich, ca., etc.)

Abstand Kolben - Zylinderboden x1 mm Anfangspunkt der Bewegung

Eilvorlauf-Geschwindigkeit v1 mm/s

Eilvorlauf-Weg s1 mm

Eilvorlauf-Zeit t1 s

Kraft F1 kN

Vorschub-Geschwindigkeit v2 mm/s

Vorschub-Weg s2 mm

Vorschub-Zeit t2 s

Kraft F2 kN

Eilrücklauf-Geschwindigkeit v3 mm/s

Eilrücklauf-Weg s3 = s1 + s2 mm

Eilrücklauf-Zeit t3 s

Kraft F3 kN

Pause bis Zyklusneustart t4 s

Max. Beschleunigung a1 mm/s2

Max. Verzögerung a2 mm/s2

Zyklusdauer (bei zyklischen Bewegungen) s

▶ Für komplexe Mehrschrittbewegungen ist die Tabelle entsprechend fortzusetzen.

Angabe der Gegenkräfte F als Funktion der Position s oder Zeit t. Hier nur die Kräfte eintragen, welche aus dem Prozess

Schritte zur Lösungsfindung

resultieren (keine Gewichtskräfte angeben).Gibt es mehrere Lastfälle, so ist der Kritischste der Projektierung zugrunde zu legen.

t

t₁ t₂ t₃

s

s₁

s₂

v₁

v₂ v₃

x₁

F [kN]

t

t₁ t₂ t₃

ProzessablaufDie dargestellten Verläufe entsprechen möglichen Beispielen.

Zylin

derh

ub



Bosch Rexroth AGZum Eisengießer 197816 Lohr am Main, Germany Telefon +49 (0) 93 52 / 40 30 20 [email protected] www.boschrexroth.de/sha

© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, bei uns.Die angegebenen Daten dienen allein der Produktbeschreibung. Eine Aussage über eine bestimmte Beschaffenheit oder eine Eignung für einen bestimmten Einsatzzweck kann aus unseren Angaben nicht abgeleitet werden. Die Angaben entbinden den Verwender nicht von eigenen Beurtei-lungen und Prüfungen. Es ist zu beachten, dass unsere Produkte einem natürlichen Verschleiß- und Alterungsprozess unterliegen.

01 Servo-hydraulischer Aktuator SHA

Funktionsschema02 Differentialzylinder mit Konstantpumpe A1

Zusatzfunktionen03 Keine Zusatzfunktion NN

Bauweise04 Aufgelöst − Block mit Motor-Pumpen-Einheit A

Kompakt linear LKompakt parallel PKompakt rechtwinklig R

Nennkraft05 Kraft in kN z. B. 100 010

Hub06 Hublänge in mm z. B. 100 0100

Pumpentype07 A10 10

Regler (Verstellpumpe)08 Keine Verstellpumpe N

Pumpennenngröße09 z. B. NG 10 10

Motor10 z. B. MSK071C MA

Kühlart (Motor)11 Natürliche Konvektion N

Axiallüfter, blasend SFlüssigkeitskühlung F

Antriebsregelgerät12 HCS02 2

HCS03 3

Maximalstrom13 z. B. 028 A 02

Konnektivität14 Nicht bestückt NN

Multi Ethernet ETSicherheit

15 Nicht bestückt NSicherer Halt, elektrisch E

Zusatzdaten16 Fortlaufende Nummer *

Systemschlüssel

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16

SHA - A1 NN - / - 10 N - - *

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