Hydrauliske ventiler bliver mere effektive med opkobling

Vi oplever i øjeblikket en omstilling fra klassisk, analog hydraulik til digital fluidteknologi, der kan opkobles. Især europæiske maskinproducenter digitaliserer i stigende grad deres maskindesign og forventer, at hydraulik problemfrit kan integreres i disse opkoblede miljøer. Det betyder, at hydraulik med hensyn til graden af automatisering er helt på højde med elektromekaniske drev. Her er en af de afgørende egenskaber den problemfrie integration af intelligente hydrauliske ventiler i forskellige automatiseringstopologier via åbne standarder, herunder blandt andet flere Ethernet-protokoller.

Intelligente enkeltakse-styreenheder fjernregulerer allerede hydrauliske bevægelser i en lukket styrekreds. Samtidigt er der integreret en kraftig Motion Control i ventilens indbyggede elektronik. Den foretager sammenligningen mellem målværdi og faktisk værdi på stedet og regulerer med en nøjagtighed ned til nogle få mikrometer. Systemets styringsevne bestemmes udelukkende af målesystemernes opløsning. Disse Motion Controls uden styreskab bruges i stigende grad i opskæringsmaskiner på savværker, på papirfabrikker og til maskinværktøj. Derudover findes der intelligente pumpedrev med variabelt omdrejningstal og intelligente pumpestyringer. De giver helt nye muligheder for at erstatte de regulatorstyringer, der fortrinsvis er blevet brugt indtil nu, med mere energieffektive pumpestyringer. På denne måde flyttes funktioner, som tidligere blev udført af ventiler, til softwaren.

Masseproduktionen af sensorer til bilindustrien eller forbrugerproduktindustrien har reduceret omkostningerne markant. Nu bruges der i stigende grad sensorer i hydraulik. Efter vores mening er integrationen af sensorteknologi af denne slags i eksisterende ventilhuse næste skridt. Hvad angår tilstandsovervågning kunne sensorer indsamle oplysninger om fluidkvalitet, temperatur, vibrationer og udførte omkoblingscyklusser. Via deep learning-algoritmer kan brugerne så registrere slid, før det ender i funktionsfejl.

Standardkrav har allerede sat visse grænser med hensyn til udformningen af forbindelsesgeometrier. Emnet digital hydraulik var for noget tid siden genstand for dybtgående diskussioner i hydraulikbranchen. Tanken var og er at styre flows "trinvist" eller "klokket" ved hjælp af single- eller multi-bit strategier. I visse anvendelser kan dette være en fordel sammenlignet med trinløs teknologi.

Det er ikke længere et spørgsmål, hvorvidt hydraulisk ventilteknologi vil vinde i effektivitet ved opkobling. Spørgsmålet er blot, hvornår vi ser det. De aktuelle diskussioner i tilknytning til Industri 4.0 viser tydeligt, hvor vigtigt det er at definere alle nødvendige funktioner og funktionaliteter. Kun hvis mekanismerne og sensorteknologien standardiseres hos de forskellige producenter, vil aktiv opkobling og kommunikation være mulig. Men heller ikke i fremtiden vil alle hydraulisk-mekaniske trykventiler have indbygget digital elektronik eller være opkoblet til et styresystem eller andre ventiler. En påtrykt QR-kode med oplysning om producentens indstillinger, funktionsbeskrivelser eller oplysninger om udskiftningspakninger er et første skridt mod opkobling. Inden for nye materialer og produktionsteknologier har Rexroth mange innovationer på tegnebrættet. 3D-udprintning af kerner til støbte huse eller direkte print er med til at sænke energiforbruget, når ventilerne er i drift. Tidligere skulle der ved udformningen af kernen tages hensyn til, hvor kerneformen kunne deles, men det er ikke længere nødvendigt i dag takket være udprintning af kernerne. Det vil sige, at vi kan konstruere kanalerne anderledes og derved opnå mindre tryktab og i sidste ende mindre energiforbrug. For en ventil med et flow på 10.000 l/min betyder reduktionen af flowmodstanden med 10 til 20 procent lavere driftsomkostninger.

Med IAC-ventiler (integreret aksestyring) kan Bosch Rexroth levere Motion Control uden styreskab, der er fuldstændigt integreret i ventilens elektronik. Styringen kan fuldt opkobles via åbne grænseflader. Dette gælder også for servohydrauliske akser med eget fluidkredsløb. I disse monteringsklare akser udgør pumpe, ventiler og cylindre en enhed, og det eneste maskinproducenten skal foretage sig er at slutte strømforsyningen og styrekommunikationen til. De bruger de samme idriftsættelsesværktøjer og brugerinterfaces, hvilket betyder, at alle drevteknologier fysisk og funktionsmæssigt er ens. Men det er også muligt at forbedre de klassiske servoventiler yderligere. Nye plug-in-forstærkere med pulsbreddemodulation (PWM) til omskifterventiler fra Rexroth reducerer stikforbindelsernes overfladetemperatur med mere end 80 grader til kun 50 grader. Dette er især interessant til opskæringmaskiner på savværker, hvor letantændeligt savsmuld udgør en eksplosionsfare.

Om 10 år vil ventiler muliggøre lettere projektplanlægning, langt lettere idriftsættelse og mere effektiv drift og vil give adgang til flere oplysninger forud for et servicebesøg. Hvis der er behov for service, har ventilen måske allerede bestilt sine egne reservedele.