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Hilchenbach / Witten, 08. April 2019

Neue Antriebskonzepte

Die eingesetzte Antriebstechnologie bietet Maschinenbauern und Anlagenbetreibern große Potenziale, energieintensive Maschinen effizienter zu betreiben.
Das von der SMS group entwickelte elektro-hydrostatische Antriebskonzept für Umformmaschinen wie Ringwalzen, hydraulische Pressen und Brammenscheren zeigt, wie höhere Produktivität mit minimiertem Stromverbrauch und gleichzeitig vereinfachter und kostengünstiger Montage Wettbewerbsvorteile bringt.

Radial-Axial-Ringwalzmaschinen

Neben den Hauptwalzenantrieben gibt es bis zu neun positions- beziehungsweise kraftgeregelte Achsen, die parallel während des Ringwalzprozesses im Einsatz sind. Traditionell werden diese Achsen als Zylindereinheiten mit Regelventilen aufgebaut, die von einer Zentralhydraulik versorgt werden. Zusammen mit der Firma Moog GmbH wurde ein neues Antriebskonzept auf Basis der elektro-hydrostatischen Pumpeneinheit (EPU) entwickelt. Diese Einheit besteht aus einer Radialkolbenpumpe mit einstellbarem Verdrängungsvolumen, einem maximalen Betriebsdruck von 350 bar und einem über einen Adapterflansch angeschraubtem Servomotor. Diese EPU-Einheiten sind als Baukastensystem skalierbar auf ein Fördervolumen von 85 bis 450 Liter pro Minute. Das Pumpentriebwerk ist optimiert für drehzahlveränderlichen Antrieb im 4-Quadrantenbetrieb. Das hier gewählte Antriebskonzept basiert auf einem drehzahlgeregelten Pumpenantrieb mit einem Gleichgangzylinder.

Brammenscheren

Ein ähnliches Antriebskonzept wurde zusammen mit der Firma Bosch Rexroth für eine 14.000-Kilonewton-Brammenschere realisiert. Die Herausforderung lag hierbei in der Realisierung einer besonders hohen Zyklenzahl von fünf Schnitten pro Minute in einer Schnittzeit von jeweils sechs Sekunden.
Die daraus resultierende notwendige Spitzenleistung führt in einem konventionellen System zu einer überdurchschnittlichen Anzahl an Pumpen und Speichern in der zentralen Pumpenstation, die sowohl hohe Investitionskosten als auch hohe Betriebskosten verursachen würden. Bei dem Direktantriebskonzept bleiben die Investitionskosten durch die aufwändigere Antriebsgestaltung zwar weiterhin hoch, werden aber durch die optimierte Antriebsleistung (reduzierte Verluste) und den Wegfall von Komponenten wie Ventile oder Speicher kompensiert.
Die Betriebskosten werden deutlich gesenkt und führen langfristig zu einem kostengünstigeren Betrieb. Für die Brammenschere wurde pro Schnittzylinder eine kompakte Antriebseinheit mit sechs drehzahlgeregelten Pumpen (ein Elektromotor mit jeweils zwei Pumpen) vorgesehen, die mit allen notwendigen Ölkonditionierungseinheiten bestückt ist und optimal unmittelbar neben dem Zylinder platziert wird.

Ringrohlingpressen

Bei Ringrohlingpressen mit sehr großen Umformhüben ist eine sehr hohe Eilgangsgeschwindigkeit von bis zu 500 Millimetern pro Sekunde gefordert. Dafür wurde das Konzept der DvP-Antriebe (Drehzahl variable Pumpenantriebe) mit dem Prinzip Flächenumschaltung erweitert. Das neue Antriebskonzept CLH (Closed Loop Hydraulic) ist eine Innovation im hydraulischen Pressenbau. Das Prinzip beruht auf drehzahlgeregelten Kolbenpumpen, die im geschlossenen Ölkreislauf im 4-Quadrantenbetrieb arbeiten.
Die Drehzahlregelung erfolgt präzise und hochdynamisch über wassergekühlte Servomotoren. Durch zusätzliche Hilfszylinder wird das Pendelvolumen der Differenzialzylinder aufgenommen. Damit entfällt der Öltank fast vollständig. Die Flächenumschaltung zwischen Eil- und Arbeitsgang ermöglicht ein Verhältnis von bis zu 1:10 der Zylindergeschwindigkeit.

Kompaktantriebe mit Vorteilen

Die ersten Erfahrungen mit den elektro-hydrostatischen Kompaktantrieben zeigen eine hervorragende Regelbarkeit (Position und Kraft) der Achsen. Durch die geringe Anzahl der Komponenten erhält man ein sehr robustes System, das nicht anfällig für Störungen ist. Die Senkung des Energiebedarfs um bis zu 70 Prozent und die Reduzierung der Lärmemission um rund 30 Prozent machen die Maschine zu einer umweltfreundlichen Maschine und entspricht damit dem Ecoplants-Konzept der SMS group.