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PI 046-11 02.11.2012

CeMAT 2011: Bausteine für die mobilen Arbeitsmaschinen der nächsten Generation

CeMAT 2011: Bausteine für die mobilen Arbeitsmaschinen der nächsten Generation

Viele Innovationen im Detail sind die Grundlage, damit große Fortschritte im Ganzen möglich werden. Auf der CeMAT 2011 präsentiert Rexroth deshalb zum einen innovative Komponenten, die Energieeffizienz und Leistung steigern. Zum anderen sind intelligente Subsysteme zu sehen, in denen abgestimmte Baugruppen gemeinsam die Einhaltung der Umweltvorschriften erleichtern, ohne Kompromisse bei der Funktionalität machen zu müssen.

Ein typisches Beispiel dafür ist die neue Außenzahnradpumpe SILENCE PLUS, die auf der diesjährigen Hannover Messe unter mehr als 500 Bewerbungen mit dem Industriepreis 2011 als innovativstes Produkt ausgezeichnet wurde. Sie reduziert den Geräuschpegel gegenüber einer konventionellen Außenzahnradpumpe um durchschnittlich 15 dB (A). Mit einem Druckbereich bis 280 bar ist sie trotzdem für Anwendungen mit hoher Arbeitsleistung geeignet.

Die fast lautlose Hydraulik ergänzt die Vorteile leiser Elektro-Gabelstapler und elektrischer Hubwagen. Gerade in Umgebungen mit unmittelbarem Kundenkontakt wie Supermärkten oder Getränkemärkten ist Geräuschminderung ein wichtiger Aspekt. Aber auch in Lagerhallen, wo viele Mitarbeiter von lauten Arbeitsgeräten betroffen sind, stellen Systeme mit der leisen Rexroth-Pumpe einen Beitrag zum Gesundheitsschutz dar. Die Investition lohnt sich auch konstruktiv, weil der Aufwand für Geräuschdämmung sinkt. In der Montage können somit zahlreiche Arbeitsgänge entfallen.

Hohe Leistung bei niedrigem Verbrauch

Mit moderner Hydraulik beweist Rexroth, dass Effizienz nicht Verzicht auf wichtige technische Eigenschaften bedeutet. Mit einer weiteren Kernkomponente, der Verstellpumpe A10VO bietet Rexroth besonders wartungsarme und wirtschaftliche Hydrauliklösungen.

Nach dem Prinzip „Flow on demand“ wird bei der Verstellpumpe A10VO durch eine bedarfsgerechte Steuerung nur so viel Öl gefördert, wie von den Verbrauchern tatsächlich abgerufen wird. Die Reduzierung des Schwenkwinkels macht es möglich, abhängig von der benötigten Leistung den Volumenstrom zu regulieren und so den Verbrauch erheblich zu senken. Außerdem verlängert sich die Lebensdauer der Hydraulikflüssigkeit, und damit sind längere Service-Intervalle möglich.

Subsysteme mit integrierten Systemlösungen

Die leistungsfähigen Einzelkomponenten von Rexroth geben Ingenieuren bereits heute die Systeme an die Hand, mit denen sie kommende Anforderungen bewältigen können. Wenn ab 2014 die nochmals verschärften Abgasgrenzwerte von TIER 4 final in Kraft treten, werden besonders umweltschonende und kosteneffiziente Komponenten benötigt. Allerdings sind die Anforderungen so hoch, dass einzelne Bauteile alleine oft nicht genügen.

Deshalb bietet Rexroth eine Reihe von abgestimmten Baugruppen, mit denen Hersteller mobiler Arbeitsmaschinen Engineering-Aufgaben sehr effizient lösen können. Ob Fahrantrieb, Arbeitshydraulik, Lenkung oder Bedienung – die Subsysteme lassen sich sehr einfach in die individuellen Konzepte der Hersteller integrieren und erledigen dort klar umrissene Einzelaufgaben.

Der hydrostatische Fahrantrieb gestaltet beispielsweise den Verbund von Rädern und Verbrennungsmotor variabler. Die Hydraulik kann Laständerungen sehr effizient abfangen, damit der Motor nicht unnötig im oberen Drehzahlbereich arbeiten muss. Durch den genau dosierbaren Ölstrom lassen sich Hydrostaten besonders feinfühlig fahren und positionieren. Das Leistungsmanagement erlaubt, per Software zwischen maximaler Umschlagleistung und minimalem Energieverbrauch zu wählen. So wird der Verbrauch optimiert und dem Benutzer steht trotzdem stets die benötigte Arbeitsleistung zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil: Verschleißfreies, hydrostatisches Bremsen mit Retarderunterstützung erhöht die Langlebigkeit des Systems und senkt die Verbrauchskosten.

Andere Subsysteme wie die Rexroth Power Packs ermöglichen besonders kompakte, elektrohydraulische Lösungen, weil alle Ventile komplett in das Aggregat integriert sind. Da die sonst notwendige Verrohrung entfällt, sinken die Kosten. Außerdem wird weniger Arbeitszeit beim Einbau benötigt und die kompakten Power Packs belegen auch wenig Platz.

Effizienzgewinne durch präzise Steuerungen

Intelligente Systeme erfordern leistungsfähige Steuerungen. Auf der CeMAT präsentiert Rexroth einen neuen Vertreter der Baureihe 30 der BODAS RC-Steuergeräte. Zahlreiche Ventile, Hydropumpen und -motoren sowie elektrische Verbraucher können nun mit einem einzigen Gerät gesteuert werden. Die RC28-14/30 Controller ersetzen dezentrale Lösungen und machen es einfach, Komponenten in das Steuerungskonzept einzubinden, die derzeit oft noch rein mechanisch gesteuert werden.

Die neuen Steuergeräte besitzen 28 Proportionalausgänge, 14 Schaltausgänge sowie 75 multifunktionale Eingänge. Ein schneller TriCore Prozessor sorgt dafür, dass auch komplexe Programme mit geringer Zykluszeit abgearbeitet werden. Die Steuerungsplattform ermöglicht es, Sicherheitsfunktionen bis Performance Level d nach der ISO 13849 mit nur einem Controller abzubilden. Die frei programmierbare Steuerung mit CAN-Bus-Anbindung kann den hydrostatischen Fahrantrieb, die Arbeitshydraulik und die elektrischen Zusatzfunktionen sowohl einzeln wie auch gemeinsam steuern. Außerdem kann sie auf das Motorsteuergerät zugreifen, um beispielsweise eine verbrauchsgünstige und bedarfsgerechte Drehzahl anzufordern.

Präzise regelbare Elektronik ermöglicht beispielsweise ein feinfühliges Zusammenspiel von Pumpe und Ventilen. Dies ist etwa bei der Arbeitshydraulik wichtig, die spontan viel Arbeitsleistung abrufen können muss, was aber nicht zu Lasten anderer hydraulischer Komponenten gehen darf. Obwohl der Motor keine Leistung auf Vorrat produziert, erreichen mobile Arbeitsmaschinen dank intelligenter Steuerung eine sehr hohe Umschlagleistung. Bei gleichzeitig geringem Verbrauch wirkt sich das positiv auf die Total Cost of Ownership aus.

Der umfassende BODAS-Baukasten mit erprobter Entwicklungsumgebung (BODAS-design), Funktionsbibliotheken (C-API), Service-Tool (BODAS-service) sowie bereits bestehenden, kompatiblen Softwaremodulen geben den neuen RC-Steuergeräten vom Start weg einen sehr hohen Praxisnutzen.

Vorteile durch intelligente Motorsteuerung

Die Kombination von elektrischer Steuerung und Hydraulik erlaubt es, situativ zu reagieren und dadurch die Effizienz zu steigern.

Deutlich wird dies bei Diesel Hydraulic Control (DHC). Rexroth greift hier auf die Kompetenz von Bosch in puncto Dieselmotorsteuerung zurück, um hohe Dynamik der Fahr- und Arbeitshydraulik bei möglichst niedrigen und somit verbrauchsgünstigen Drehzahlen des Diesels möglich zu machen.

DHC erhöht den Gesamtwirkungsgrad der Maschine, indem die Hydraulik mit dem Motormanagement kommuniziert. Die Arbeitshydraulik kann so eine bevorstehende Arbeitsanforderung an den Motor melden, der die entscheidenden Sekundenbruchteile gewinnt, um sich auf die anstehende mechanische Last vorzubereiten. Er gerät nicht in die Drückung, sondern kann sofort seine Leistung entfalten. Dadurch bleibt die Dynamik des Staplers auch bei auf TIER 4 final optimierten Dieselmotoren erhalten. Zusätzlich verringert das Steuerungskonzept den Kraftstoffverbrauch erheblich.

Eine weitere Strategie zur Steigerung des Wirkgrads ist die Erhöhung des Druckniveaus im hydraulischen Kreislauf. Wenn die so erzielten Effizienzgewinne ausreichen, um kleinere, verbrauchsärmere Motoren einzusetzen, ist der Grundstein für effektives Downsizing gelegt. Kleinere Motoren wiegen in der Regel weniger und belegen auch weniger Platz im Motorraum. Rexroth bietet passend dazu hydrostatische Antriebe für die Fahr- und Arbeitshydraulik an. Hochdruckaxialkolbenheinheiten sorgen für die notwendige Dynamik und Kraft, ohne dass der Dieselmotor ständig auf höchster Drehzahl arbeiten muss.

Energierückgewinnung leicht gemacht

Mobile Arbeitsmaschinen sollen möglichst keine Energie verschwenden. Deshalb entwickelte Rexroth das Hydraulic Fly Wheel (HFW), um temporär überschüssige oder freiwerdende Energie des Motors zu speichern. HFW besteht aus einem separaten Hydrauliksystem, das ungenutztes Drehmoment des Motors aufnimmt und damit Öl in einen Speicher fördert. Dort steigt der Druck. Die so gespeicherte Energie wird durch Umkehr des Ölstroms wieder entladen.

Dies ist möglich, weil die Rexroth-Verstellpumpen A10VO und A11VO „über Null“ schwenken können und so eine Änderung von Pumpen- in Motorbetrieb unter Beibehaltung der Drehrichtung erlauben. Durch sein offenes Design kann das von Rexroth patentierte Hydraulic Fly Wheel Energie aus verschiedenen Quellen in seinen Hydrospeicher leiten. So ist es auch möglich, Bremsenergie zurückzugewinnen und zu speichern. Der hydraulische Speicher entlastet den Motor, wenn nach dem Bremsen wieder beschleunigt wird, denn der zusätzliche Ölstrom aus dem Speicher muss nicht von der Hydropumpe erzeugt werden. Eine Boostfunktion erlaubt mobilen Arbeitsmaschinen bei Lastwechseln und häufigem Rangieren eine zusätzliche Dynamik und steigert so die Maschineneffizienz.

Rexroth auf der CeMAT 2011: Halle 25 auf Stand B16.

Die Bosch Rexroth AG ist einer der weltweit führenden Spezialisten für Antriebs- und Steuerungstechnologien. Für über 500.000 Kunden entstehen unter der Marke Rexroth maßgeschneiderte Lösungen zum Antreiben, Steuern und Bewegen. Bosch Rexroth ist Partner für Mobile Applications, Machinery Applications and Engineering, Factory Automation sowie Renewable Energies. Für die jeweiligen Märkte bildet das Unternehmen die Anforderungen und Besonderheiten ab. Als The Drive & Control Company entwickelt, produziert und vertreibt Bosch Rexroth seine Komponenten und Systeme in über 80 Ländern. Das Unternehmen der Bosch-Gruppe erzielte 2010 mit 34.900 Mitarbeitern einen Umsatz von rund 5,1 Mrd. Euro.

Mehr Informationen unter: www.boschrexroth.com

Die Bosch-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunternehmen. Mit Kraftfahrzeug- und Industrietechnik sowie Gebrauchsgütern und Gebäudetechnik erwirtschafteten rund 285.000 Mitarbeiter im Geschäftsjahr 2010 einen Umsatz von 47,3 Milliarden Euro. Die Bosch-Gruppe umfasst die Robert Bosch GmbH und ihre mehr als 350 Tochter- und Regionalgesellschaften in über 60 Ländern; inklusive Vertriebspartner ist Bosch in rund 150 Ländern vertreten. Dieser weltweite Entwicklungs-, Fertigungs- und Vertriebsverbund ist die Voraussetzung für weiteres Wachstum. Im Jahr 2010 gab Bosch 3,8 Milliarden Euro für Forschung und Entwicklung aus und meldete über 3.800 Patente weltweit an. Mit allen seinen Produkten und Dienstleistungen fördert Bosch die Lebensqualität der Menschen durch innovative und nutzbringende Lösungen.

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