Témata
Zdroj: Bosch Rexroth

Inteligentní servohydraulické osy šetří 80 % nákladů na energie

30. 06. 2021

Lineární osy pro výkonové, pohybové a polohovací systémy by měly být přesné, rychlé, účinné a spolehlivé, ideálně po celou dobu životnosti zařízení. Na čem ovšem nejvíc záleží, je jejich funkčnost, popřípadě možnost jednoduché údržby. Modulární řešení typu „plug & produce“ CytroForce od společnosti Bosch Rexroth dokazuje, že servohydrau­lické osy mohou být snadno konfigurovatelné, s minimálními servisními náklady a hlavně funkční produkty ihned po implementaci na zařízení. Jaké nové možnosti v průmyslových aplikacích se díky tomu otevírají?

Reklama

Mnoho výrobců strojů zastává názor, že hydraulické lineární osy jsou příliš složité, těžkopádné a komplikované v případě potřeby rychlého uvedení do provozu. V dnešní moderní době implementace inteligentních elektronických systémů regu­lace pro hydraulické obvody již tato zažitá teorie neplatí. Moderní regulované osy mají mnoho silných stránek, mezi které jednoznačně patří vysoký výkon, dynamika a dlouhá životnost. Jak můžeme těchto výhod správně využít bez pokročilých znalostí hydrauliky?

Servohydraulické lineární osy řady CytroForce jsou kompaktní, snadno konfigurovatelné a bezúdržbové. (Zdroj: Bosch Rexroth)

Předkonfigurované kompaktní osy plug & produce

Odborníci na průmyslovou hydrauliku ve společnosti Bosch Rexroth kompletně přepracovali elektrohydraulické osy a vyvinuli ucelené inovativní řešení s názvem CytroForce. Aplikační inženýři společnosti Bosch Rexroth jsou schopni během dvanácti týdnů připravit ve spolupráci se zákazníkem lineární osy, které jsou předem nakonfiguro­vané a nachystané pro přímou instalaci do systému. Jakmile jsou lineární osy uvedeny do provozu, jsou prakticky bezúdržbové. Jak je to možné? Samostatné servohydrau­lické osy (SHA) v řadě CytroForce se skládají z prostorově optimalizované kombinace servopohonu, hydraulického čerpadla, hydraulického bloku s ventily a hydraulického válce. Spolu s nádrží, ventily a senzory tvoří uzavřený hydraulický systém. Další standardní součást tvoří integrovaný řídicí systém, software PFC a otevřená komunikační rozhraní. Softwarově podporovaná parametrizace pomocí programu IndraWorks eliminuje potřebu náročného programování. Proto lze rychle a snadno provést detailní úpravy cyklu. Software navíc podporuje další nástroje pro návrh, simulaci a uvádění do provozu.

Reklama
Reklama

Výhody oproti konvenční hydraulice

Elektrické a hydraulické komponenty kompaktních os CytroForce tvoří modulární systém, jehož parametry a funkcionalitu můžete libovolně nakonfigurovat. Díky standardizaci a optimalizaci rozhraní mezi čerpadlem, ventilovým blokem a hydraulickým válcem lze dosáhnout široké škály kombinací a modelů, aniž by bylo nutné opustit standardizovaný design uzavřeného hydraulického systému. Nová koncepce kompaktních os je flexibilní a důkladně optimalizovaná ve smyslu proudění kapaliny: kompaktní hydraulické bloky jsou odlévány do forem vytvořených pomocí 3D pískových jader. Tato technologie vede k efektivnímu využití materiálu a tiššímu provozu a snižuje spotřebu energie až o 80 %. Hlavním přínosem jsou tvarově rozložené kanály v bloku, které minimalizují tlakové ztráty a vytvářejí optimální podmínky pro proudění pracovní kapaliny. Ve srovnání s předchozí generací SHA byly zmenšeny zástavbové rozměry a hmotnost hydraulického bloku byla redukována. Díky tomu lze CytroForce integrovat do širokého spektra strojního zařízení.

Díky integrovaným senzorům má uživatel stálý přehled o důležitých parametrech provozu. (Zdroj: Bosch Rexroth)

Flexibilita standardních komponent

Systém CytroForce je schopen, díky své modulární konstrukci využívající standardizované rozhraní a osvědčené softwarové kom­ponenty, nabízet široké využití v různých oblastech průmyslových aplikací. Příklad: S novým standardním řešením rozhraní mezi řídicím blokem a hydraulickým válcem, bez použití dodatečné příruby, je možno jednoduše dosáhnout tří různých variant: s diferenciálním, tandemovým válcem a válcem s oboustran­nou pístnicí. Průtokově optimalizovaný blok, který propojuje zdroj tlakové energie s hydraulickým válcem, značně snižuje hladinu hluku při proudění kapaliny, a tím přispívá k minimalizaci hluku celé soustavy. Kompenzace různých objemů kapaliny na hydraulickém válci je realizována pomocí jednoho nebo dvou hydraulických akumulátorů. Za účelem dosažení požadovaných funkcí je hydraulický blok vybaven ventily a zaslepovacími deskami se standardizovaným rozhraním.

Na videu můžete zhlédnout (v angličtině) webový seminář firmy Bosch Rexroth na téma „CytroForce: revoluční systémy servohydraulických os“. (Zdroj: Bosch Rexroth)

Vysoká výkonová hustota pro širokou škálu aplikací

Díky zvýšené účinnosti a hustotě výkonu pokrývá Cytro­Force-M síly až 1 200 kN. V závislosti na konfiguraci lze dosáhnout zdvihu hydraulického válce až 1,0 m a rychlosti pohybu rychloposuvem až 0,8 m.s-1. Přesnost polohování je 10 μm a opakovatelnost je 5 μm. V segmentu s nižším výkonem mohou být alternativou k elektromechanické ose nebo jako součást hybridních celků se standardizovanou koncepcí řízení a pohonu. Uživatelé tak mohou získat výhodu energeticky úsporného řešení, možnosti akumulace tlakové energie a následné zpětné rekuperace. Standardizovaný design také umožňuje volitelnou funkci chlazení, aby se dodatečně zvýšil rozsah funkčnosti a provozní doba.

Reklama

Uživatelé tak mohou snadno těžit ze spektra specifických průběhů sil, využití výstupního výkonu hydrostatického přenosového systému a možnosti akumulace tlakové energie a následné zpětné rekuperace. Standardizovaný design také umožňuje volitelnou strukturu chlazení, aby se dodatečně zvýšil výkon a provozní doba.

Hlavní přínosy pro výrobce strojů, zařízení a uživatele kompaktních os

Snadná implementace

Jedním z klíčových cílů CytroForce je využít specifických výhod servohy­draulických os i bez pokročilých znalostí hydrauliky, a takto zefektivnit implementaci těchto zařízení u výrobců strojů. Proces je jednoduchý: prodejce Bosch Rexroth provede zákazníka procesem konfigurace během osobní nebo virtuální schůzky. Pomocí konstrukčních nástrojů specifických pro daný produkt se zadávají síly, rychlosti, trajektorie atd., definuje se cyklus a zkontrolují se zástavbové rozměry. Po provedení konfigurace je zvolené řešení připraveno k výrobě. U zákazníka je pak do 12 týdnů od zadání objednávky do výroby. Cenová nabídka a technická dokumentace jsou zasílány nejpozději následující pracovní den ve formátu PDF.

Systém CytroForce nabízí široké možnosti využití v různých oblastech průmyslových aplikací. (Zdroj: Bosch Rexroth)

Nižší celkové náklady

CytroForce snižuje náklady na energii až o 80 % (v závislo­sti na pracovním cyklu a aplikaci) ve srovnání s konvenčním hydraulickým řešením. Dalších úspor lze dosáhnout snížením objemu pracovní kapaliny až o 97 % a s tím spojených nákladů na pojištění. Také zástavbový prostor je zredukován o 50 %. Konvenční hydraulický agregát už není zapotřebí. Zjednodušený proces uvádění do provozu pros­třednictvím systému plug & produce představuje další výhodu, která pozitivně ovlivňuje celkové náklady. Vzhledem k tomu, že s předkonfigurovanou SHA (servohy­raulickou osou) lze zacházet jako s elektrickým pohonem, je třeba ji připojit pouze k napájení a následně na nadřazený řídicí systém. Požadavky na údržbu jsou kvůli uza­vřenému systému minimální.

Vyšší produktivita

Vysoké výkonové parametry, zkrácená doba cyklu a nízké náklady vedou jednoznačně ke zvýšení produktivity. Je třeba pouze polovina zástavbového prostoru konvenčních lineárních os. Spotřeba energie otáčkově řízeného pohonu je o 80 % nižší než u konvenčních hydraulických systémů. Nižší požadovaný objem oleje ve srovnání s otevřenými systémy je také ekonomicky a ekologicky výhodný. Například standardní osa včetně nádrže a pohonné jednotky vyžaduje mezi 100 až 250 litry oleje, zatímco osa CytroForce funguje už od 3 do 15 litrů. To je snížení až o 97 %.

Zvýšení doby v provozu

Uzavřený hydraulický systém s nízkou náročností na údržbu má pozitivní vliv na zvýšení doby zařízení v provozu. Na rozdíl od konvenční hydraulické osy se do systému nemohou dostat téměř žádné nečistoty. To znamená, že filtr je nutné vyměňovat jen velmi zřídka. Dobu odstávky zařízení z provozu lze také snížit pomocí prediktivní údržby. Díky integrovaným senzorům a otevřeným rozhraním mohou snímače identifikovat a řídicí systém analyzovat data, která jsou kritická z hlediska prob­lémů a poruch. Prediktivní analýzy lze provádět pomocí služby ODiN. Ukazatel stavu stroje pro celou osu a pro každou součást osy poskytuje informace pro optimalizace procesu a prediktivní údržbu.

Několik kroků přímé údržby lze rychle provést díky speciální servisní sadě. (Zdroj: Bosch Rexroth)

Se svým evolučním konceptem CytroForce vytvořil Bosch Rexroth novinku mezi elektrohydraulickými lineárními osami – pro lisy a obráběcí stroje s extrémně širokou škálou průmyslových aplikací. Výrobcům strojů a jejich uživatelům přináší CytroForce výhodu flexibilního a standardizovaného řešení. Zákazník z nich získá konkrétní návrhy, které se snadno konfigurují a jsou k dispozici téměř okamžitě, s minimálním technickým úsilím. Uživatele potěší nižší uhlíkovou stopou, nižšími emisemi hluku a nižšími náklady na provoz a údržbu. Nemluvě o tom, jak uživatelsky přívětivé je řešení.

Samostatné servohydraulické lineární osy z řad CytroForce, SHA a EMAH mají výhodu přímé údržby. Těchto několik pracovních úkonů lze provést díky speciální servisní sadě. Jde o rychlejší proces, než je například pravidelné mazání mechanických os.

Související články
Inteligentní hydraulické systémy pro tváření

Propojení strojů a systémů s IT otevírá obrovský potenciál pro hospodárnější, rychlejší a intuitivnější techniku tváření. Jak to funguje, ukazuje řešení firmy Bosch Rexroth.

Inteligentní hydraulika pro Industry 4.0

Industry 4.0 jako vize budoucnosti se v současnosti skloňuje již ve všech pádech. Z pohledu čisté automatizace se však nejedná o žádnou revoluci – spíše o evoluční vývoj, který dnes umožňuje dalekosáhlé síťové propojení. V aktuálních Motion Controls a systémech Motion Logic určených pro hydrauliku integroval Rexroth do softwaru některé funkce, které byly v minulosti řízeny čistě hydromechanicky. Takto lze automaticky kompenzovat některé jevy specifické právě pro fluidní technologii. Decentrální řízení plní svoje úkoly samostatně a komunikuje s nadřazenými a řídicími systémy přes otevřená komunikační rozhraní.

Plný výkon s poloviční energií

Vysoká úspora energie při dodržení maximální funkcionality a s použitím osvědčených bezpečnostních prvků: tyto požadavky na nové řešení pohonu ohraňovacího lisu dokázal Rexroth realizovat s pomocí hydraulického systému s frekvenčně řízeným pohonem – Sytronix. V závislosti na charakteristice cyklu lze při tomto řešení dosáhnout až padesátiprocentních úspor energie. Toto řešení předčí svou dynamikou i přesností většinu pohonů používaných u ohraňovacích lisů.

Související články
Hydraulický pohon s otáčkově řízenými čerpadly

Vysoká úspora energie při dodržení maximální funkcionality a s použitím osvědčených bezpečnostních prvků: tyto požadavky na nové řešení pohonu ohraňovacího lisu dokázal Rexroth realizovat s pomocí hydraulického pohonu s otáčkově řízenými čerpadly - Sytronix. V závislosti na charakteristice cyklu lze při tomto řešení dosáhnout až padesátiprocentních úspor energie. Toto řešení předčí svou dynamikou i přesností většinu pohonů používaných u ohraňovacích lisů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Plný výkon s poloviční energií

Vysoká úspora energie při dodržení maximální funkcionality a s použitím osvědčených bezpečnostních prvků: tyto požadavky na nové řešení pohonu ohraňovacího lisu dokázal Rexroth realizovat s pomocí hydraulického pohonu s otáčkově řízenými čerpadly - Sytronix.

Pro bezpečný provoz hydraulických zařízení

Výrobky společnosti Argo-Hytos zajišťují nejen bezpečnost, ale navíc jsou natolik inteligentní, že chrání hydraulický systém i v případě nesprávné obsluhy.

Hydraulický systém klikujícího autobusu

O tom, že průmyslová hydraulika nemusí být vždy jen nudným řemeslem, svědčí i zkušenosti společnosti Glentor, jejíž pracovníci se při své práci často setkávají s neobvyklými aplikacemi například v divadelní technice, v zoologických zahradách nebo při sportovních akcích.

Tradice s novým jménem

Historie společnosti Glentor se pod tímto obchodním jménem datuje od roku 1995, ale tradice výrobního programu v oboru hydraulických a pneumatických systémů, na kterou aktivity Glentoru přímo navazují, sahá až do padesátých let minulého století.

Bezpečná hydraulika

Poslední článek z října roku 2011 pojednával o něčem navíc, co nabízí Gates uživatelům svých produktů. Tím je školicí program Bezpečná hydraulika. V tomto článku je přiblížen obsah tohoto školení a původ všech těchto poznatků.

Řízení minimalizace znečištění hydraulických systémů

Hydraulické systémy tvoří nedílnou součást řady výrobních a provozních zařízení, což znamená, že jakákoliv znečištění hydraulické kapaliny může mít významný dopad na jejich činnost. Přibližně 75 % všech poruch hydraulických systémů ve skutečnosti nějakým způsobem souvisí s kontaminací.

Péče o mobilní hydraulická zařízení

Zatímco přínosy kvalitní péče o oleje v průmyslu jsou veřejnosti poměrně známé, zajištění špičkové péče o oleje v mobilních zařízeních běžné není. Přitom pořizovací náklady mobilních zařízení, například pro oblast stavebnictví, doly, těžbu dřeva aj., se pohybují v podobných cenových relacích jako výrobní zařízení pro průmysl. Také ztráty způsobené prostojem v nejméně vhodný okamžik se bez problémů mohou vyšplhat do výše statisíců korun.

Jednokomorové dvoupotrubní dávkovače do CMS

Na rozdíl od stávajících dvoukomorových dávkovačů se šoupátkovými rozváděči, např. zn. Lincoln, jsou nové jednokomorové dávkovače řady 2D a 2DD nesrovnatelně jednodušší. Nový princip plnění dávkovacích komor prostřednictvím dvojice jednosměrných ventilů V1-V2 v sobě skrývá potenciál uspokojit poptávku po levném mazání tukem i pro běžné stroje a strojní zařízení. S tím byla odborná veřejnost seznámena v článku MM Průmyslové spektrum 11/2018, nazvaném Nová koncepce dvoupotrubních CMS.

Názorové fórum odborníků

V tomto vydání MM Průmyslového spektra se věnujeme mimo jiné tématu automatizace obslužných procesů. Proto jsme s anketní otázkou oslovili zástupce výrobců a dovozců v této komoditě.

Tlak na zvyšování produktivity a další faktory související s cenou práce či nedostatkem pracovní síly přiměly mnoho výrobců automatizovat své výrobní procesy. Většina obslužných procesů, jako je upínání, paletizace, kontrola kvality a další úkony (třídění, odvoz, balení), probíhá ve vedlejších časech.


I tyto procesy lze optimalizovat, zefektivnit anebo částečně automatizovat. Jaké produkty, systémy či služby zvyšující efektivitu obslužných výrobních procesů nabízí vaše společnost?

Tvoříme historii vodního paprsku

Každá investice do podniká je spojena s velkým očekáváním. Jistou dávku důvěryhodnosti ve správnou investice může dávat také historie firmy i samotné technologie. Technologie řezání vysokotlakým vodním paprskem Flow slaví v tomto roce již 50 let, resp. 40 let v případě abrazivního vodního paprsku.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit