Mobile Off-Highway-Lösungen

Sampierana setzt auf Rexroth eOC: elektronisch gesteuerte Arbeitshydraulik für Kompaktmaschinen

Web Editorial Team Editor

09.05.2023 8 min.

Minibagger und Kompaktradlader der Marke Eurocomach arbeiten mit der eOC-Architektur (Electronic Open Circuit) von Bosch Rexroth noch wendiger, flexibler und produktiver. Die Kombination aus elektrohydraulischer Pumpensteuerung und Software reduziert nicht nur den Kraftstoffverbrauch, sondern auch die Gesamtkosten von der Entwicklung bis zum Service.

Kompakte Off-Highway-Maschinen sollten möglichst wendig, vielseitig und energieeffizient sein. Ein entscheidender Schlüssel dazu ist die Elektronifizierung der Arbeitshydraulik. Dass sich Verbesserungen in dieser Hinsicht mit nachhaltigen Standardisierungseffekten verbinden lassen, zeigen die neuen Minibagger, Rad- und Raupenlader der Marke Eurocomach, die seit fast 30 Jahren zur italienischen Sampierana Group gehört.

Vielseitiger, präziser und produktiver arbeiten

Angesichts der steigenden Marktnachfrage nach immer größerer Flexibilität, Effizienz und Produktivität führte Sampierana die Elektronifizierung der Arbeitshydraulik zunächst bei seinen Sechs-Tonnen-Minibaggern ein. „Unsere kompakten Baumaschinen werden für eine Vielzahl von Arbeiten eingesetzt“, erklärt Giuseppe Fabbri, Technical Manager bei Sampierana. „Sie müssen je nach Bedarf sehr präzise oder sehr schnell und produktiv laden, ausheben und graben und dabei die verschiedensten Werkzeuge – von der Schaufel über den Hammer bis hin zum Mäher – unterstützen.“ Diesen Anforderungen konnten Hersteller mit konventioneller Arbeitshydraulik nicht immer gerecht werden, deren Inflexibilität ihnen immer wieder Kompromisse abverlangt. Bisher musste stets im Voraus festgelegt werden, ob die Hydraulikpumpe per Druck, Drehmoment oder Schwenkwinkel geregelt werden sollte. Damit war es nicht möglich, Energieeffizienz, Flexibilität und Produktivität gleichermaßen zu optimieren. Einmal festgelegte Parameter blieben über die gesamte Lebensdauer der Hardware unverändert.

Höhere Effizienz, bessere Dynamik, individuelles Verhalten: Mit eOC (electronic Open Circuit) lassen sich Maschinensteuerung, Handhabung, Dynamik und weitere Parameter situationsabhängig einstellen und verändern.

Elektronische Steuerung im offenen Regelkreis

Einen Ausweg aus diesem bisherigen Konstruktionskorsett fand Sampierana mit der eOC-Architektur (electronic Open Circuit) von Bosch Rexroth. Deren Herzstück ist eine elektrohydraulische Axialkolbenpumpe, die mit einem Schwenkwinkelsensor und Drucksensoren im offenen Kreislauf arbeitet. Die eOC-Pumpe wird elektronisch in einem geschlossenen Regelkreis gesteuert, sodass die erforderlichen Sollwerte für Drehmoment, Druck oder Volumenstrom unabhängig voneinander präzise und hochdynamisch im Millisekundenbereich geregelt werden können. Mit der zugehörigen BODAS eOC-Software lassen sich Parameter wie Dynamik und Leistungsregelung im laufenden Betrieb individuell einstellen, verändern und kombinieren. Die Steuerungssoftware kommuniziert über den CAN-Bus und kann sowohl auf einem BODAS eOC-Steuergerät von Bosch Rexroth als auch auf Steuergeräten anderer Hersteller installiert werden.

Kompakte Elektronifizierung: die eOC-Architektur (electronic Open Circuit) von Bosch Rexroth, bestehend aus eOC-Pumpe, elektrohydraulischem Steuerblock mit Lasthalteventilen und BODAS Steuergerät mit eOC-Software.

Die Software für elektrohydraulischen Druck und Volumenstrom (EHpQ) regelt den Volumenstrom und den Druck unabhängig voneinander. Dadurch können alle bekannten Maschinenparameter je nach Betriebsart und Vorlieben des Bedienpersonals frei eingestellt werden.

Alle Steuerungsfunktionen in der Software

Für die Optimierung der Maschinen bieten die eOC-Pumpen Sampierana eine breite Palette an hydromechanischen Steuerungsfunktionen und mechanischen Schnittstellen. Diese werden direkt an die Steuerungssoftware übertragen, die den Eurocomach-Ingenieuren folgende Arten der Steuerung zur Verfügung stellt: Druck- oder Drucküberschussregelung, Volumenstrom- und Schwenkwinkelregelung sowie Drehmomentregelung. Jede dieser drei Regelungsarten weist einen vordefinierten Parametersatz für das optimale Verhalten der eOC-Pumpe im Hydrauliksystem auf (z. B. Load Sensing). Da die BODAS eOC Software die Hydraulikleistung kontinuierlich an das verfügbare Motordrehmoment anpasst und dabei auch Lastwechsel der Maschine ausgleicht, sind hochdynamische und hochpräzise Arbeitsfunktionen möglich. Die Gesamtproduktivität der Arbeitsmaschine steigt, während der Energieverbrauch des gesamten Hydrauliksystems und damit der Kraftstoff- bzw. Batterieverbrauch sinkt.

Volumenstromverteilung: kompakt und skalierbar

In einem ersten Projekt nutzte Sampierana die eOC-Architektur bei der Entwicklung der Minibagger 60ZT und 65 TR. Während der 60ZT ein Nullradiusprofil mit monolithischem Ausleger aufweist, verfügt der 65T über einen Dreifachausleger, der sich dank seines kleinen Radius‘ besonders für Grab-, Umschlag- und Ladearbeiten eignet. Beide Modelle zeichnen sich dank eOC durch hohe Leistung und Vielseitigkeit aus. Während die geräuscharme Axialkolben-Verstellpumpe vom Typ A10VO eine präzise Leistungsregelung ermöglicht, sorgt der kompakte Steuerblock RS12/EH für die Verteilung des Volumenstroms (LUDV) und mit seinen geringen Druckverlusten für eine besonders hohe Performance und Energieeffizienz der Arbeitshydraulik.

In Verbindung mit der offenen und skalierbaren BODAS eOC-Pumpensteuerung RC5-6/40 und der BODAS eOC-Software können das dynamische Verhalten und die Produktivität der Maschine gezielt optimiert werden. Dabei interagiert der Fahrer über Joystick und On-Board-Display direkt mit der Maschinenelektronik. Durch die situationsabhängige Anpassung von Betriebsparametern wie Druckdifferenz, Druckgefälle oder Volumenstrom kann der Minibagger am Einsatzort wahlweise langsam und präzise arbeiten oder mit hoher Geschwindigkeit große Erdmengen bewegen.

Freiheitsgrade der Konstruktion

Auch das Engineering gewinnt mit der neuen elektrohydraulischen Lösung von Bosch Rexroth an Flexibilität und Effizienz. „Da alle Regelungsfunktionen von der hydromechanischen Regelung in die Software verlagert werden, stehen unseren Kunden alle Funktionen und Variationsmöglichkeiten der Pumpen zur Verfügung“, erläutert Simon Dreher, Sales and Industry Management Mining Excavators and Construction Machinery. Zudem ermöglicht die skalierbare Lösung den Herstellern eine schrittweise Implementierung, so der Rexroth-Experte. So können Hersteller beispielsweise mit der elektrohydraulischen eOC-Pumpe beginnen und die Lösung dann auf den elektrohydraulischen Hauptsteuerblock oder das gesamte Hydrauliksystem erweitern. Je nach Anforderung lässt sich die Implementierung mit fest codierten einzelnen Parametern oder mit einer ganzen Palette einstellbarer digitaler CAN-Bus-Parameter umsetzen.

Basistechnologie für verschiedene Anwendungen, Antriebstechnologien und Funktionen: Mit dem BODAS eOC-System kann der OEM den Umfang der elektronischen Steuerung selbst bestimmen - von der Pumpe über AAF-Funktionen (Advanced Assistance Functions) bis hin zum Gesamtsystem.

Mehr Funktionen, weniger Kraftstoff

Mit der BODAS eOC-Pumpensteuerung ist es Sampierana gelungen, die Palette der Arbeitsmodi und Werkzeuge zu erweitern und zugleich die Maschinenleistung zu steigern. „Die Arbeitshydraulik lässt sich mit kurzen Reaktionszeiten präzise steuern“, berichtet Giuseppe Fabbri. „Gleichzeitig können wir die Systemparameter mühelos konfigurieren. Und da das BODAS eOC-System offen und skalierbar aufgebaut ist, bleiben uns diese Vorteile auch langfristig erhalten.“ Auch in puncto Nachhaltigkeit kann Sampierana Verbesserungen vorweisen. Zum einen benötigt die Steuerung weniger Öl, da mehrere hydromechanische Regelungsachsen für Druck, Volumenstrom und Drehmoment in einer Achse zusammengefasst wurden. Zum anderen minimiert die dynamische Anpassung der Regelparameter den Energieverbrauch des gesamten Hydrauliksystems. „Auf diese Weise können wir die geltenden Vorschriften zu Ökomobilität, Emissionen und Effizienz leichter einhalten und unsere Kunden noch besser bei der Umsetzung ihrer Klimaschutzziele unterstützen“, erklärt Giuseppe Fabbri. „Das ist ein wichtiger Wettbewerbsfaktor.“

Standardisierung in Montage, Logistik und Service

Mit der Varianz der Pumpen hat sich bei Sampierana auch der administrative Aufwand von der Entwicklung über die Montage, die Logistik und den Service bis hin zum Ersatzteilmanagement und Aftermarket reduziert. Funktionsupdates und Fehlerbehebung erfolgen effizient über das BODAS Service Tool, das unter anderem eine detaillierte Anleitung zur Inbetriebnahme der Pumpe enthält.

Effiziente Arbeitshydraulik = bessere Fahrzeuge

Die Elektronifizierung der Arbeitshydraulik bei Eurocomach zeigt, in welchem Maße kompakte Arbeitsmaschinen an Flexibilität, Effizienz und Produktivität gewinnen können, wenn die Komplexität von der Hardware in die Software verlagert wird. „Dank eOC BODAS können wir nun eine Vielzahl von Funktionen mit einem einheitlichen Hydrauliksystem abbilden und dieses präzise auf die Art der auszuführenden Arbeiten und die Vorlieben des Bedienpersonals abstimmen“, fasst Giuseppe Fabbri zusammen. „Während wir unsere Kunden auf der Baustelle begeistern, profitieren wir intern von schlankeren Prozessen und hohen Freiheitsgraden für kommende Fahrzeuggenerationen“. Angesichts der guten Ergebnisse weitet Sampierana das Bosch Rexroth eOC-System auf weitere Euromach-Modelle aus.

Erfahren sie mehr über die Zusammenarbeit zwischen Sampierana und Bosch Rexroth

Weitere Informationen zu eOC

Autor: Olaf Marshall

Position: Communications Manager Business Unit Mobile Hydraulics