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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
RD 08137, Ausgabe: 2018-02, Bosch Rexroth AG
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
4/12 Technische Information | Servo-hydraulischer Aktuator ‒ SHA
Bosch Rexroth AG, RD 08137, Ausgabe: 2018-02
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
Servo-hydraulischer Aktuator ‒ SHA | Technische Information 5/12
RD 08137, Ausgabe: 2018-02, Bosch Rexroth AG
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.
6/12 Technische Information | Servo-hydraulischer Aktuator ‒ SHA
Bosch Rexroth AG, RD 08137, Ausgabe: 2018-02
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
Servo-hydraulischer Aktuator ‒ SHA | Technische Information 7/12
RD 08137, Ausgabe: 2018-02, Bosch Rexroth AG
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
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Bosch Rexroth AG, RD 08137, Ausgabe: 2018-02
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
Servo-hydraulischer Aktuator ‒ SHA | Technische Information 9/12
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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
10/12 Technische Information | Servo-hydraulischer Aktuator ‒ SHA
Bosch Rexroth AG, RD 08137, Ausgabe: 2018-02
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: _______
Servo-hydraulischer Aktuator ‒ SHA | Technische Information 11/12
RD 08137, Ausgabe: 2018-02, Bosch Rexroth AG
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 AG, RD 08137, Ausgabe: 2018-02
12/12 Technische Information | Servo-hydraulischer Aktuator ‒ SHA
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 - - *