Servopumpen

Kompetenz für Ihre Maschine mit hydraulischem Antrieb

Durch jahrelange intensive Zusammenarbeit mit Maschinenbauern liefert Baumüller innovative und optimierte Antriebslösungen für alle Sparten. Auf Grund der integrierten Regelung im Umrichter können Servopumpen von Baumüller problemlos an Ihre Maschinensteuerungen angebunden werden. Dabei reduzieren sie den Energieverbrauch Ihres Antriebssystems signifikant und ermöglichen darüber hinaus kürzere Zykluszeiten, eine höhere Genauigkeit sowie eine geringere Geräuschentwicklung. Überzeugen Sie sich selbst und setzen Sie auf die Flexibilität und Innovationskraft der Experten von Baumüller.

Beispiel für den Aufbau eines Antriebssystems mit Servopumpe in einer Spritzgießmaschine

Das Antriebssystem mit Servopumpe

Mit der Servopumpe kombiniert Baumüller die Vorteile der hydraulischen Leistungsübertragung mit den Vorteilen der elektrischen Servoantriebstechnik.

Servopumpenantriebe für die Hydraulikversorgung bestehen aus einer Konstantpumpe, die von einem Servomotor angetrieben wird. Indem die Motordrehzahl hochdynamisch verändert wird, lassen sich Menge und Druck präzise regeln. Werden weder Menge noch Druck benötigt, steht der Motor still und verbraucht keine Energie.

Baumüller übernimmt die Auslegung des gesamten Antriebssystems inklusive Pumpe, Motor und Servoantrieb.

Hydraulik und Servotechnik kombinieren und bis zu 50% Energiekosten sparen

Jährliche Stromkosten einer konventionellen hydraulischen Maschine bei 300 Tagen Dauerbetrieb und Stromkosten von 0,19 € pro kWh:
30 kW * 7.200 h * 0,19 €/kWh = 41.040 €

Senkung des Energieverbrauchs um typische 30%:
41.040 € * 0,3 = 12.312 €

Amortisierung der Initialkosten:
< 1 Jahr

Hierbei noch nicht berücksichtigt sind:

• Verringerte Zykluszeiten
• Verbesserte Genauigkeit
• Geringere Geräuschemissions-Schutzmaßnahmen
• Kleineres Kühlsystem
• Höhere Standzeiten des Öls, etc.

Link zum Beitrag ► Das Beste aus zwei Welten:
Hydraulik und Servotechnik kombinieren und bis zu 50% Energiekosten sparen

Was ist ein servohydraulisches Antriebssystem?

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Applikation Spritzgießmaschine

Sehr gut lässt sich das Prinzip der Servohydraulik am Beispiel des Zyklus einer Spritzgießmaschine darstellen. Bei der Herstellung von Plastikbechern oder Flaschenverschlüssen werden sechs Schritte durchlaufen:
Werkzeug schließen, Einspritzen, Nachdruck, Dosieren, Kühlzeit, Werkzeug öffnen, Auswerfen.

Diese Produktionsschritte sind höchst unterschiedlich, wodurch innerhalb eines Prozessschrittes die Spritzgießmaschine einen stark schwankenden Leistungsbedarf hat. Schließ- und Einspritzvorgänge erfordern große Mengen an Hydrauliköl und einen hohen Volumenstrom. Dagegen benötigen Kühlzeiten keine oder nur minimale Leistung.

Der Unterschied beim Energieverbrauch ist bei dem in der Grafik dargestellten typischen Hydrauliksystem deutlich zu erkennen. Die hohe Energieeffizienz der servohydraulischen Lösung entsteht durch eine bedarfsgerechte Pumpenleistung. Steht die Maschine still, z.B. beim Abkühlen, ruhen auch die Motoren und verbrauchen keine Energie.

Beispiel eines Zyklus einer Spritzgießmaschine

Applikation Presse

Ein weiteres Beispiel sind Pressen. Der Zyklus in der Abbildung gliedert sich in drei Teilzyklen: Presse vor (Verdichten des Pressguts), Verweilzeit, Presse zurück und Entnahmezeit. Der Vergleich des Energieverbrauchs zwischen den drei verschiedenen Systemen zeigt, dass die Lösung mit Servopumpe in den einzelnen Teilzyklen eine deutlich geringere Leistungsaufnahme hat und damit insgesamt einen deutlich geringeren Energieverbrauch. Anders als bei den konventionellen Hydrauliksystemen muss nur die tatsächlich benötigte Energie eingesetzt werden, während bei den klassischen Systemen die Verluste durch das konstante Drehen des Normmotors in Ruhephasen höher sind, etwa beim Halten (siehe Abbildung).

Beispiel eines Zyklus einer Presse

Weitere Anwendungsbereiche für Servopumpen

Spritzgießmaschinen und Pressen sind nicht die einzigen Einsatzgebiete für servomotorische Pumpen. Überall dort, wo sich im Maschinenzyklus Phasen mit hohem Leistungsbedarf mit Pausenzeiten abwechseln, kann der Einsatz von servohydraulischen System Sinn machen, etwa in Stanz- oder Biegemaschinen.

Die Vorteile der hydraulischen Leistungsübertragung und der elektrischen Leistungsstellung mittels Servotechnik kombiniert, ergeben als Alternative zur hydraulischen Druck- und Volumenstromregelung eine energieeffiziente und kostengünstige Lösung in Form einer dynamisch regelbaren Servopumpe.

Die Hardware: Performance-Boost für Ihre Maschine

In der Regel werden in servohydraulischen Systemen Konstantpumpen eingesetzt. Baumüller kann dabei auf Wunsch mit allen gängigen Pumpenherstellern arbeiten. Zahlreiche Hersteller haben eine eigene Baureihe für den drehzahlvariablen Betrieb im Portfolio, die genau den Anforderungen servohydraulischer Systeme entspricht und für hohe Beschleunigungen konzipiert ist. Im Vergleich zum ungeregelten hydraulischen System mit Normmotor wird die Pumpe kleiner ausfallen, da eine Entkopplung von der Netzfrequenz stattfindet. So wird eine höhere Drehzahl möglich und die Pumpe kann kleiner dimensioniert werden.

Baumüller bietet als Besonderheit drei verschiedene Varianten für die Verbindung zwischen Pumpe und Motor. In der Standard Line erfolgt der Anbau klassisch über Kupplung und Pumpenträger. Diese bewährte Variante kommt mit Standard-Motorwelle und -Motorflansch aus und ist durch die separaten Komponenten flexibel. Die zweite Ausbaustufe Advanced Line bezeichnet den Direktanbau der Pumpe an den Motor über eine Innenverzahnung. Hier entfallen Pumpenträger und Kupplung, das System ist somit kompakter und robuster. Durch den Wegfall des Pumpenträgers als Resonanzkörper verringert sich zudem die Geräuschbelastung.

In der dritten Stufe, der Performance Line wird zusätzlich noch das Hydrauliköl für eine intelligente Ölumlaufschmierung genutzt. Es wurden hier sowohl beim Motor als auch bei der Konstantpumpe Anschlüsse ergänzt, damit der Leckagestrom der Pumpe zur permanenten Schmierung der Verzahnung eingesetzt werden kann. Eine notwendige Fettschmierung der Innenverzahnung, die durchschnittlich alle 3000 Betriebsstunden fällig wäre, entfällt somit und das System ist besonders robust. Baumüller bietet somit eine zum Patent angemeldete Lösung an, die zu einem deutlich reduzierten Serviceaufwand im Betrieb führt.

Motoren

Als Motoren kommen in servohydraulischen Systemen permanenterregte Synchronmotoren zum Einsatz. Hauptkriterium bei der Auswahl der Servomotoren sind gute Performance hinsichtlich Dynamik und Überlastfähigkeit.

Baumüller hat für den Einsatz in servohydraulischen Systemen verschiedene Motorbaureihen, vom dynamischen Drehstrom-Servomotor DSD2 bis hin zum Drehstrom-Synchronmotoren DS2, im Angebot. Alle Motoren sind in luft-und wassergekühlter Variante lieferbar. Die Servomotoren der Baugrößen 45–132 sind auch in ölgekühlter Form erhältlich. Das stellt sich im hydraulischen System als Vorteil dar, da das Öl in der Maschine ohnehin vorhanden ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass flüssigkeitsgekühlte Motoren eine höhere Leistungsdichte haben und deshalb kleiner dimensioniert werden können

Drive Intelligence für Servohydraulik

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