Hydraulické ventily těží z konektivity

V současné době se přechází z klasické analogové hydrauliky na digitální fluidní technologii s možností propojení. Zejména evropští výrobci strojních zařízení své návrhy strojů stále více digitalizují a očekávají, že hydraulické systémy půjde bez problémů začlenit do těchto propojených prostředí. To znamená, že z hlediska automatizace je hydraulika na stejné úrovni jako elektromechanické pohony. Jednou z rozhodujících vlastností je v tomto ohledu bezproblémová integrace inteligentních hydraulických ventilů do různých automatizačních topologií, a to prostřednictvím otevřených standardů, jako jsou vícenásobná ethernetová rozhraní.

Inteligentní jednoosé kontroléry již teď na dálku regulují hydraulické pohyby v uzavřené řídicí smyčce. Do palubní elektroniky ventilu se navíc integruje výkonné řízení pohybu. To na místě porovnává cílové a skutečné hodnoty a provádí regulaci s přesností na několik mikrometrů. Kvalita řízení systému je dána výhradně rozlišením měřicích systémů. Toto řízení pohybu bez skříňového rozvaděče se stále častěji používá v pilových linkách, papírnách a obráběcích strojích. Kromě toho jsou k dispozici pohony čerpadel s proměnnými otáčkami a inteligentní regulátory čerpadla. Ty přinášejí zcela nové možnosti, jak nahradit dosud převážně používané škrticí ventily, a to energeticky účinnějšími proměnnými regulátory. Funkce, které měly dříve na starosti ventily, tak přešly na software.

Hromadná výroba senzorů pro automobilový průmysl nebo odvětví spotřebního zboží výrazně snížila náklady. V hydraulice se nyní senzory stále více používají. Podle našeho názoru je dalším krokem integrace takové senzorové technologie do stávajících těles ventilů. Z hlediska monitorování stavu by senzory mohly shromažďovat údaje o kvalitě kapaliny, teplotě, vibracích a provedených spínacích cyklech. Pomocí algoritmů hlubokého učení pak mohou uživatelé zjistit opotřebení dříve, než způsobí poruchu.

Stupeň volnosti s ohledem na geometrii připojení je již omezen standardními požadavky. V rámci hydraulického odvětví se před časem o tématu digitální hydrauliky diskutovalo do velké hloubky. Konceptem bylo a je řízení toků „krokovým“ nebo „synchronním“ způsobem pomocí jednobitových či vícebitových strategií. V případě určitých aplikací to může být ve srovnání s plynule variabilní technologií výhodnější.

Již není otázkou, zda technologie hydraulických ventilů bude z konektivity těžit, ale kdy. Současné diskuse kolem průmyslu 4.0 jasně ukazují, jak důležité je definovat všechny požadované funkce a funkční závislosti. Aktivní konektivita a komunikace bude možná, pouze pokud budou mechanismy a technologie senzorů různých výrobců standardizovány. Ani v budoucnu nebude každý hydraulicko-mechanický tlakový ventil vybaven digitální elektronikou nebo napojen na řídicí systém či jiné ventily. Prvním krokem ke konektivitě je natištěný QR kód s informacemi o nastavení výrobce, popisy funkcí nebo údaji o náhradních těsněních. V oblasti nových materiálů a výrobních technologií má společnost Rexroth v plánu celou řadu inovací. 3D tisk jader pro litá pouzdra nebo přímý tisk výrazně snižuje spotřebu energie při provozu ventilů. Zatímco při navrhování jádra bylo třeba zohlednit dělitelnost formy jádra, dnes to díky jeho tisku již není nutné. Díky tomu můžeme použít jiné konstrukce kanálů, které umožňují nižší tlakové ztráty a jsou hospodárnější s ohledem na spotřebu energie. U ventilu s průtokem 10 000 l/min lze snížením průtokového odporu o 10 až 20 % dosáhnout výrazně nižších provozních nákladů.

S ventily IAC (integrovaný osový kontrolér) nabízí společnost Bosch Rexroth řízení pohybů bez skříňového rozvaděče, které je zcela integrované do elektroniky ventilu. Lze jej plně propojit prostřednictvím otevřených rozhraní. Totéž platí pro servohydraulické osy s vlastním kapalinovým okruhem. V těchto osách připravených k montáži tvoří čerpadlo, ventily a válce sestavu, ke které musí výrobce stroje pouze připojit napájení a řídicí komunikaci. Používají stejné nástroje pro uvádění do provozu a uživatelská rozhraní. Všechny technologie pohonů tak mají stejný vzhled a funkce. Vylepšit lze ale také klasické servoventily. Nové zásuvné zesilovače s pulzně šířkovou modulací pro spínací ventily společnosti Rexroth snižují povrchovou teplotu konektorů o více než 80 stupňů na pouhých 50 stupňů. To je zvláště zajímavé u pilových linek, kde snadno zápalné piliny představují nebezpečí výbuchu.

Za 10 let ventily umožní snadnější plánování projektů, pohodlnější uvádění do provozu a efektivnější provoz a poskytnou také více informací před případným servisem. Pokud je potřeba servis, ventil může předem objednat náhradní díly.