A hidraulikus szelepek számára előnyös lesz a hálózatba kapcsolás

Jelenleg a klasszikus, analóg hidraulikáról a hálózatba kapcsolható, jellemzően digitális áramlástechnológiára való áttérés korát éljük. Különösen az európai gépgyártók digitalizálják egyre inkább a gépkoncepcióikat, és elvárják, hogy a hidraulika teljes mértékben integrálható legyen ezekbe a hálózatba kapcsolt környezetekbe. Ez azt jelenti, hogy a hidraulika az automatizálási szint szempontjából egyenrangúvá válik az elektromechanikus hajtásokkal. Ennek egyik fontos jellemzője az intelligens hidraulikus szelepek zökkenőmentes integrálása a különböző automatizálási topológiákba olyan nyílt szabványok alkalmazásával, mint például a Multi-Ethernet-interfész.

Az intelligens egyedi tengelyvezérlők már ma is decentralizáltan szabályozzák a hidraulikus mozgásokat egy zárt szabályozási hurokban. Ezenkívül a szelep saját elektronikájába egy nagy teljesítményű mozgásvezérlő van beépítve. A helyszínen elvégzi a szabályozási és a mért érték összehasonlítását, és néhány mikrométeres pontossággal szabályoz. A rendszer szabályozási pontossága kizárólag a mérési rendszerek felbontásától függ. Ezeket a vezérlőszekrény nélküli mozgásvezérlőket egyre gyakrabban használják fűrészsorokon, papírmalmokban és szerszámgépekben. Továbbá léteznek még intelligens, változtatható fordulatszámú szivattyúhajtások és intelligens szivattyúszabályozások. Ezek teljesen új lehetőségeket kínálnak arra is, hogy az eddigiekben túlnyomórészt alkalmazott fojtószelepes vezérlést az energiatakarékosabb elmozdulásvezérlés váltsa fel. Így sok funkció, amit korábban szelepek végeztek, átkerül a szoftverbe.

Az érzékelők tömeggyártása az autóipar és a fogyasztási cikkeket előállító ágazat számára jelentősen csökkentette a költségeket. Az érzékelőket ma már egyre gyakrabban alkalmazzák a hidraulikában is. Véleményünk szerint a következő lépés az ilyen típusú szenzortechnológia integrálása a meglévő szelepházakba. Ami az állapotfigyelést illeti, az érzékelők információkat gyűjthetnek a közegek minőségéről, hőmérsékletéről, a rezgésekről és az elvégzett kapcsolási ciklusokról. A felhasználók mélytanulási algoritmusok segítségével felismerhetik az elhasználódást, mielőtt az meghibásodáshoz vezetne.

A csatlakozási geometriák szabadságfoka korlátozott, már a szabványosoknak való megfelelés miatt is. A hidraulikai ágazat már egy ideje alaposan foglalkozik a digitális hidraulika témakörével. A kérdés a tömegáramok „lépcsőzetes” vagy „ütemezett” szabályozására vonatkozik egy- vagy több-bites stratégiákkal. Bizonyos alkalmazásokban ez előnyt jelenthet a fokozatmentesen változtatható technológiával szemben.

Ma már nem kérdés, hogy a hidraulikus szeleptechnológia számára a hálózatba való csatlakoztathatóság előnyös‑e vagy sem. A kérdés csak az, hogy mikor. Az ipar 4.0‑ról folyó jelenlegi viták világosan mutatják, hogy mennyire fontos az összes szükséges működés és funkcionalitás meghatározása. Az aktív csatlakoztathatóság és adatátvitel csak akkor lesz lehetséges, ha a mechanika és a szenzortechnológia terén a különböző gyártók összehangolt szabványokat alkotnak. Azonban még a jövőben sem lesz minden hidraulikus mechanikus nyomásszabályozó szelep digitális elektronikával felszerelve, illetve nem lesz összekapcsolva egy vezérlőrendszerrel vagy más szelepekkel. Az első lépés a csatlakoztathatóság felé például egy QR-kód, ami tartalmazza a gyártó beállításait, a működési leírásokat vagy a cserélhető tömítésekre vonatkozó információkat. Az új anyagok és gyártási technológiák terén a Rexroth számos újítással készül. Az öntött burkolatok magjainak 3D nyomtatása vagy a közvetlen nyomtatás jelentősen csökkentik a szelepek működés közbeni energiafogyasztását. Míg a mag kialakításakor figyelembe kellett venni a magforma oszthatóságát, a magnyomtatásnak köszönhetően erre ma már nincs szükség. Ezáltal más csatornakialakításokat alkalmazhatunk, amelyek kisebb nyomásveszteséget és jobb energiafogyasztást tesznek lehetővé. Egy 10 000 l/min átfolyású szelep esetében az áramlási ellenállás 10–20 százalékos csökkentése jelentősen csökkenti az üzemeltetési költségeket.

Az IAC (integrált tengelyvezérlő) szelepekkel a Bosch Rexroth olyan vezérlőszekrény nélküli mozgásvezérlést kínál, amely teljesen integrálva van a szelepelektronikába. Nyílt interfészeken keresztül teljes mértékben hálózatba kapcsolható. Ugyanez vonatkozik a saját közegkörrel rendelkező szervohidraulikus tengelyekre is. Ezekben a beszerelésre kész tengelyekben a szivattyú, a szelepek és a munkahengerek egy egységet alkotnak. A gépgyártónak ehhez csak az áramellátást és a vezérlés adatátvitelét kell csatlakoztatnia. Ugyanazokat az üzembe helyezési eszközöket és felhasználói felületeket használják, így minden hajtástechnológia megjelenése és kezelése azonos. Azonban a klasszikus szervoszelepeket is tovább lehet fejleszteni. A Rexroth új, impulzusszélesség-modulációval ellátott dugaszolható erősítői a Nyit/Zár szelepekhez a csatlakozók felületi hőmérsékletét több mint 80 fokkal, mindössze 50 fokra csökkentik. Ez különösen a fűrészsorok esetében hasznos, ahol az erősen gyúlékony fűrészpor robbanásveszélyt jelent.

A szelepek 10 év múlva könnyebb tervezést, kényelmesebb üzembe helyezést és hatékonyabb működést tesznek lehetővé, és több információt nyújtanak majd a szervizelés előtt. Ha pedig szervizelésre kerül sor, akkor előfordulhat, hogy a szelep addigra már megrendelte a saját pótalkatrészeit.