Anslutbarhet ger fördelar för hydrauliska ventiler

Vi är mitt uppe i en övergång från klassisk, analog hydraulik till anslutningsbar digital flödesteknik. Europeiska maskintillverkare är särskilt benägna att digitalisera sina maskinkonstruktioner, och de förväntar sig att hydraulik ska kunna bäddas in sömlöst i denna typ av anslutningar. Det betyder att hydraulik, oberoende av automatiseringsnivå, kan jämföras med elektromekaniska drivenheter. En av de avgörande egenskaperna är sömlös integrering av intelligenta hydrauliska ventiler i olika automationstopologier, via öppna standarder som till exempel flera Ethernet-gränssnitt.

Smarta axelregulatorer för en axel används redan för att fjärrstyra hydrauliska rörelser med sluten styrkrets. Dessutom finns en kraftfull rörelsestyrning integrerad i ventilens inbyggda elektronik. Denna utför måljämförelse/faktisk jämförelse på plats och reglerar med precision på några få mikrometer. Systemets kontrollkvalitet bestäms uteslutande av mätsystemets upplösning. Dessa rörelsestyrningar utan kopplingsskåp används i allt större utsträckning för såglinjer, pappersbruk och verktygsmaskiner. Dessutom finns det smarta varvtalsvariabla pumpdrivningar och smarta pumpstyrningar. Med dem ges helt nya möjligheter att ersätta strypreglering (som fram till nu har varit vanligast) mot mer energieffektiva deplacementstyrningar. På så sätt kan funktioner som tidigare utfördes med ventiler styras med programvara.

Tack vare massproduktionen av sensorer som används i bilindustrin eller för konsumentprodukter har kostnaden för dessa sensorer minskat avsevärt. Det får till följd att sensorer används allt mer inom hydraulik. Vi ser integrering av sensorteknik i befintliga ventilhus som en naturlig följd av detta. Vid användning inom tillståndsövervakning kan sensorer samla in information om flödeskvalitet, temperatur, vibrationer och utförda omkopplingscykler. Med hjälp av djupinlärningsalgoritmer kan användare detektera slitage innan detta orsakar felfunktion.

Friheten vad gäller anslutningsgeometrier är redan begränsad på grund av krav i standarder. Inom hydraulikindustrin diskuterade man digital hydraulik mycket ingående för en tid sedan. Tanken var och är att kontrollera flödet stegvis eller tidsbaserat genom användning av strategier med en enkel bit eller flera bit. I vissa applikationer kan detta vara till fördel jämfört med kontinuerligt varierbar teknik.

Frågan är inte längre om hydraulisk ventilteknik kan få fördelar genom anslutbarhet. Frågan är när. Den aktuella diskussionen kring Industri 4.0 visar tydligt hur viktigt det är att definiera alla nödvändiga funktioner. Aktiv anslutbarhet och kommunikation kommer att vara möjlig endast förutsatt att mekanismer och sensorteknik standardiseras bland tillverkare. Inte heller i framtiden kommer alla hydrauliska/mekaniska tryckventiler att ha inbyggd digital elektronik eller vara anslutna till styrsystem eller andra ventiler. En tryckt QR-kod med information om tillverkarens inställningar, funktionsbeskrivningar eller information om byte av tätningar är ett första steg mot anslutbarhet. När det kommer till nya material- och produktionstekniker har Rexroth många innovationer på gång. 3D-utskrift av kärnor för gjutna hus eller direkt utskrift ger avsevärt lägre energiförbrukning vid drift av ventiler. Tack vare att kärnan kan skrivas ut behöver kärnformen inte längre kunna delas, vilket underlättar konstruktionsarbetet. Det betyder att vi kan använda andra kanalkonstruktioner som ger mindre tryckförluster och reducerar energiförbrukningen. För en ventil med flöde på 10 000 l/min kan strömningsmotståndet minskas med 10 till 20 procent, vilket i sin tur minskar driftkostnaderna avsevärt.

Med IAC-ventiler (integrerad axelregulator) kan Bosch Rexroth erbjuda rörelsestyrning utan kopplingsskåp som är helt integrerad i ventilelektroniken. Den kan göras helt ansluten via öppna gränssnitt. Detsamma gäller servohydrauliska axlar med deras egen vätskekrets. I dessa bildar monteringsklara axlar, pumpar, ventiler och cylindrar en enhet till vilken maskintillverkare endast behöver ansluta strömförsörjning och kontrollkommunikation. För dessa används samma driftsättningsverktyg och användargränssnitt, vilket betyder att all drivteknik får samma utseende och känsla. Klassiska servoventiler kan emellertid också förbättras ytterligare. Nya plug-in-förstärkare från Rexroth med pulsbreddsmodulering för kopplingsventiler reducerar yttemperaturen för kopplingar med mer än 80 grader, till så låg temperatur som 50 grader. Detta är särskilt intressant för såglinjer där brandfarligt trädamm utgör en explosionsrisk.

Om 10 år kommer ventiler att möjliggöra enklare projektplanering, bekvämare driftsättning och effektivare drift. De kommer också att kunna tillhandahålla mer information innan servicearbete inleds. Och innan service påbörjas kommer reservdelar till ventilen redan att ha beställts.