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DC/ESS21 | 04.09.2017 © Bosch Rexroth AG 2017. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. 1 SHA Servo-Hydraulic Actuator – SHA Topology Solution matrix System structure Operating principle Technical framework Designs Advantages/benefits Success stories References

SHA Servo-Hydraulic Actuator SHA - Bosch Global...2017/09/15  · 120 @ 280bar 78 @ 250bar Max. velocity v [mm/s] Rapid = 380 Pressing = 105 280 * SHA E1 SHA A1 Large forces, high

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  • DC/ESS21 | 04.09.2017

    © Bosch Rexroth AG 2017. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.1

    SHA Servo-Hydraulic Actuator – SHA

    Topology

    Solution matrix

    System structure

    Operating principle

    Technical framework

    Designs

    Advantages/benefits

    Success stories

    References

  • Servo-Hydraulic Actuator – SHA

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    TopologyLinear single actuator

    Electro-mechanical - EMCElectro-hydraulic

    Distributed designCompact design

    Double rod cylinder – Multiple-area principleSingle rod cylinder Industry-specific

    Open system (Atmosphaeric reservoir)Closed system - SHA

  • Single rod Double rod cylinders – multi-chamber principle (X=Y+Z)

    cylinder Double rod Synchronous Discrete multi-chamber Tandem Integrated multi-chamber

    A1 B1 …

    A2

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    Solution matrix

    X Y

    X Y

    Z

  • Hydraulics

    System with key competencies of Bosch Rexroth

    Control

    SoftwareSensors

    Elektrics

    System structure A1 – CompetenciesServo-Hydraulic Actuator – SHA

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    Fluid

    3 ~

    3 ~

    Firmware

    Control

    section

    Function

    PFC

    IndraWorks

    Electrical

    accessories

  • Hydraulics

    System based on proven components from Bosch Rexroth

    Control

    SoftwareSensors

    Electrics

    System structure A1 – Components Servo-Hydraulic Actuator – SHA

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    Electrical

    accessoriesFluid

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    Operating principle A1

    Cylinder retracting:

    The pump displaces fluid from B to A. During

    retracting, the effective area is X2. The fluid

    of piston chamber X1 flows via the pump

    to annulus chamber X2. The differential volume

    of piston rod X3 is displaced into

    the accumulator.

    Cylinder extending:

    The pump displaces fluid from A to B. During

    extending, the effective area is X1.

    The fluid flows from annulus chamber X2 via

    the pump into piston chamber X1. The differential

    volume of piston rod X3 is displaced from the

    accumulator to piston chamber X1. v

    X1

    X2

    X3

    v

    X1

    X2

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    Technical framework A1Force [kN]

    25 50 100 250 500 750 1000 1500 2000 2250 2500

    Velo

    city

    [mm

    /s]

    25

    50

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    Preferred types (Standard pipe connection)

    Scope of total performance

    Basis: CSH1/3 cylinder: maximum force (@ 250/300 bar) and maximum velocity (flow velocity of 5 m/s in pipe connection), HCS converter, MSK and MS2N motors, A10FZG pumps

    Either force or velocity is possible, not both at a time; see details for force at max. velocity

    250 kN

    100 mm/s

  • Servo-Hydraulic Actuator – SHA

    DC/ESS21 | 04.09.2017

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    Designs

    Full or partial integration of cylinder and

    motor/pump unit with the hydraulic block

    Optimized in terms of installation space

    Connection of the

    standard cylinder

    and the standard

    motor/pump unit

    to the hydraulic

    block by means of

    hose assemblies

    or pipes

    Flexibility

    Compact Distributed

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    DC/ESS21 | 04.09.2017

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    Advantages/Benefits

    High actuating forces –

    hydraulic operating principle

    Robustness – long service life

    Simple overload protection –

    pressure relief valves

    Ready-to-install solution –

    pre-assembled, filled and

    with few interfaces

    Easy startup –

    Plug & Run

    Low maintenance effort –

    closed system, diagnoseable

    Energy-efficient operation –

    power on demand

    I4.0-capability – open

    Self-contained, separated from

    central hydraulics – flexibility

    Bosch Rexroth –

    key components connected

    within the system

    Advantages by hydraulics System advantages

    Time savings through fast and

    easy installation and startup

    High machine uptime

    Reduced operating and

    maintenance costs (energy,

    insurance)

    Cost savings through open

    standards in the control concept

    Efficient engineering –

    construction kit principle

    Bosch Rexroth – custom system

    solutions, world wide service

    Benefits

    High precision and dynamics –

    servo-motors and converters

    Connectivity –

    flexible connection to bus

    Easy of control and diagnostics –

    technology function PFC* with

    monitoring and protection functions

    Advantages by electrics

    * PFC: PositionForceControl

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    DC/ESS21 | 04.09.2017

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    Application examples

    Bending

    Moving

    Folding

    Pressing

    Lifting

    Handling

    Punching Closing

    Stamping Positioning

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    Hannover Fair 2017

    Schematic diagram of execution: Requirement profile - load profile:

    SHA A1SHA E1 SHA E1 SHA A1

    Linear actuatorTandem cylinder

    CVSHA 80/40-40/28/330

    Standard single rod cylinder

    CSH1 63/40/330

    Pump A10FZG 010 A10VZG 028 (EZ4)

    Synchronous motor MS2N07 MS2N07

    Converter HCS01.1-0054 HCS01.1-0054

    Hydraulic block Compact Distributed

    Compensating tank HAD1,0 HAD2,8

    SHA E1 SHA A1

    Max. Force F [kN] 107 @ 250bar

    120 @ 280bar78 @ 250bar

    Max. velocity v

    [mm/s]

    Rapid = 380

    Pressing = 105 280 *

    SHA A1SHA E1

    Large forces, high velocities, energy efficiency and durability of hydraulics with very low oil volume, paired with dynamics & precision of

    electrics with flexible networking capability through the use of standard components according to the construction kit principle

    Modell

  • Servo-Hydraulic Actuator – SHA

    DC/ESS21 | 04.09.2017

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    Application – Food Processing Industry

    Schematic diagram of execution A1:

    Components SHA A1 (distributed):

    2x single rod cylinder CSH3 40/28/156

    2x pump A10FZG 008

    2x synchronous motor MSK071E-0300

    2x converter HCS02.1-0054

    Technology function PFC

    1x Hydraulic block (filter, cooler, T and p sensors,

    compensating tank HAD1,0 und valves)

    Requirement profile - load profile: Max. force = 30 kN (approx. constant)

    Max. velocities, retracting 500 mm/s; extending 265 mm/s

    A1

  • Servo-Hydraulic Actuator – SHA

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    Application – Hydro-Erosive Grinding

    Schematic diagram of execution A2:

    Components SHA A2 (kompakt):

    Single rod cylinder CSH1 100/46/500

    Pump A10VZG 028 (EZ4)

    Synchronous motor MS2N07-E0BQ

    Converter HCS03.1-0070

    Control technology based on MLC

    Hydraulic block (filter, cooler, T and p sensors,

    compensating tank HAD3,5 and valves)

    Requirement profile - load profile:

    Max. force = 140 kN (approx. constant)

    Max. velocities, rapid 200 mm/s; pressing 80 mm/s

    A2

  • Servo-Hydraulic Actuator – SHA

    DC/ESS21 | 04.09.2017

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    Application – Surface Grinding Machine

    Schematic diagram of execution A3:

    Components of SHA A3 (distributed) -

    open hydraulic circuit

    Single rod cylinder CSH1 80/56/2700

    Pump PGH55 RL 100/63

    Synchronous motor MSK101E-0300 (FN)

    Control cabinet, incl. converter HCS03.1-0100, with

    technology function PFC, MLD-based

    Hydraulic power unit (filter, cooler, T + p sensors, valves)

    Requirement profile - load profile:

    Max. force = 27 kN (approx. constant)

    Max. velocities, retracting/extending 750 mm/s

    A3

  • Servo-Hydraulic Actuator – SHA

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    Application – Compressor Drive

    Schematic diagram of execution B1:

    Components SHA B1 (compact):

    Double rod cylinder CGS 63/32/200

    Pump A A10FZG010

    Synchronous motor MSK101D-0300

    Control cabinet, including converter HCS03.1-0070

    Application software

    Hydraulic block (filter, T and p sensors,

    compensating tank, and valves)

    Requirement profile - load profile:

    Max. force at both ends = 79 kN

    Nominal force at both ends = 69 kN

    Actuating time per double stroke 2.0 ±0.1 s

    Repeatability ≤ 0.4 mm

    B1

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    Application – Riveting Presses

    Schematic diagram of execution E1:

    SHA E1 mit with area switching and safety technology (compact): Tandem cylinder CVSHA 200/110-110/70/300 Pump A10FZG010 Synchronous motor MS2N07-D0BRN Converter HCS03.1E-0070

    SW including technology function PFC Hydraulic block (filter, cooler, T and p sensors,

    compensating tank, and valves)

    Requirement profile - load profile:

    Max. force = 800 kN

    Max. velocities 300 mm/s, rapid advance 75 mm/s;

    pressing speed 15 mm/s

    E1

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    References - Publications by customers

    Frey & Co. GmbH

    Fluid 10/2015

    HAHN Automation

    Prüfstände

    SMS Group GmbH O+P

    Fluidtechnik 11-12/2016

    https://www.boschrexroth.com/de/de/branchen/anlagenbau-und-engineering/umformende-werkzeugmaschinen-und-pressen/referenzen/hahn-automation/hahnautomationhttps://www.boschrexroth.com/de/de/branchen/anlagenbau-und-engineering/umformende-werkzeugmaschinen-und-pressen/referenzen/hahn-automation/hahnautomationhttps://www.fluid.de/hydraulik/frey-setzt-autarke-elektrohydraulische-servoachsen-von-rexroth-ein-103.htmlhttps://www.fluid.de/hydraulik/frey-setzt-autarke-elektrohydraulische-servoachsen-von-rexroth-ein-103.html

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    [email protected]

    www.boschrexroth.de/sha