Hydraulikaggregat Hydraulikantrieb für die Spannfunktion einer Werkzeugmaschine

Die Ansteuerung der Spannfunktionen ist ein typischer Einsatzort für Hydraulik in einer Werkzeugmaschine. Die generellen Vorteile des hydraulischen Antriebes wie hohe Leistungsdichte und kompakte Bauweise kommen hier besonders zum Tragen. HAWE Hydraulik hat für einen internationalen Hersteller von Werkzeugmaschinen den Hydraulikantrieb für die Spannfunktionen eines neuen Bearbeitungszentrums komplett neu ausgelegt und dabei 90% Energie, Platz und Öl gespart.

Anbieter zum Thema

Heidrive GmbH

SCHMIDT-KUPPLUNG GmbH

GGB Heilbronn GmbH

HAWE Hydraulik SE

Die Situation vor der Neuauslegung gestaltete sich folgendermaßen: Das Spannen der Werkstücke und Werkzeuge wurde von einem zentralen Standard-Hydraulikaggregat mit großem Tank versorgt. Dieses musste neben der Werkzeugmaschine separat aufgestellt werden. So wie hier so wird auch in vielen weiteren Anwendungen der große Tank nur zur Abkühlung und zur Nebenstromfilterung des Hydrauliköles benötigt. Nur einen geringen Bruchteil davon erfordert die eigentliche Hydrauliksteuerung der Spannfunktionen.

Da HAWE als OEM-Lieferant und Entwicklungspartner frühzeitig in die Planungsphase einbezogen war, konnten die Systemanforderungen genau analysiert werden. Es wurde entschieden, das Standard-Hydraulikaggregat durch ein Kompakt-Pumpenaggregat vom Typ KA komplett zu ersetzen. Dadurch konnte das Gesamtvolumen an Öl, das für die Ansteuerung der Hydraulikfunktionen in der Werkzeugmaschine benötigt wird, von 40 Liter auf 4 Liter gesenkt werden. Es verringern sich für den Anwender die Kosten für die Erstbefüllung erheblich und auf die gesamte Laufzeit betrachtet auch die Kosten bei jedem Ölwechsel. Das sind nicht nur gesparte Kosten sondern auch ein Beitrag zur Ressourcenschonung und damit ein werbeträchtiges Verkaufsargument für den Werkzeugmaschinenhersteller. Zusätzlich konnte der früher installierte separat aufgestellte Kühler entfallen. Der Betriebsdruck wurde bei der Überarbeitung des Hydrauliksystemes auf 350 bar angehoben, was wiederum Öl spart, da durch den höheren Druck für die gleiche Kraft weniger Volumenstrom notwendig ist.

Das Pumpenaggregat ist im Maschinengehäuse integriert

Das Kompakt-Pumpenaggregat kann in das Maschinengehäuse integriert werden und benötigt keinen separaten Aufstellort neben der Maschine. Dadurch ist die Installation der Gesamtmaschine für den Anwender deutlich vereinfacht. Denn ist alles im Maschinengehäuse integriert, kann die Maschine anschlussfertig an den Endkunden geliefert werden. Durch die komplette Überarbeitung der Hydrauliksteuerung wird nachweislich 90% Platz, 90% Öl, 90% Energie gespart und die Spannfunktion mit 100% Sicherheit ausgeführt.

Tests beim Kunden bestätigen, dass auch die Wärmeentwicklung im System deutlich geringer geworden ist, als im Vergleich zu der herkömmlichen zentralen Hydraulikeinheit mit großem Ölvolumen. Es konnte eine um 10 K geringere Öltemperatur festgestellt werden. Erfahrungen zeigen, dass das Standard-Hydrauliköl ab einer Betriebstemperatur von 50°C durch eine Erhöhung der Temperatur um 10 K doppelt so schnell altert. Ein weiterer Beitrag zur Ressourcenschonung.

Das dargestellte Kompaktaggregat vom Typ KA ist für den Abschalt- bzw. Aussetzbetrieb (Betriebsart S3) konzipiert. Diese Betriebsart setzt sich aus einer Folge gleichartiger Spiele bestehend aus Einschaltzeit und Kühlpausen zusammen. Die Auswahl der Baugröße des Aggregates erfolgt entsprechend der prozentualen Einschaltdauer (ED). Die Erfahrung des Hydraulikspezialisten zeigt, dass die Ansteuerung der Spannfunktionen in Werkzeugmaschinen nur eine Einschaltdauer der Pumpe von kleiner 30% erfordert und dadurch der Abschaltbetrieb, die hier am häufigsten anzutreffende Betriebsart darstellt. Denn die Pumpe muss nur dann fördern, wenn die Spannelemente zum Werkstück hin verfahren, der Spanndruck aufgebaut und die auftretende Leckage der Wegeschieberventile ausgeglichen werden muss.

Auswahl und Baugröße des Hydraulikaggregates

Als Einfach- oder Doppelpumpe konzipiert, kann den Verbrauchern im Hydrauliksystem ein max. Volumenstrom von 22 l/min (Zahnradpumpe) bzw. ein max. Betriebsdruck von 700 bar (Radialkolbenpumpe) bereitgestellt werden. Als Doppelpumpe ist zusätzlich eine einfache Versorgung von Eil- und Schleichgang bzw. von Verbrauchern mit unterschiedlichen Druckniveaus möglich. Das maximale Nutzvolumen beträgt 6 Liter. Die Nennleistung der eingebauten Unterölmotoren haben je nach Baugröße eine Nennleistung von minimal 0,37 kW bzw. maximal 1,1 kW.

Durch die kompakte Bauart mit Unterölmotor und Pumpe in einem Gehäuse lässt sich das Aggregat leicht transportieren oder in besonders kleinen Einbauräumen noch unterbringen. Der Einsatz kann stehend und liegend erfolgen. Die Rippenrohrkonstruktion erhöht die Wärmeabfuhr aus dem System an die Umgebung. Durch verschiedene Motorvarianten und Behälterlängen ist eine einfache Anpassung an Anforderungen möglich oder der gleiche Aggregattyp für mehrere Maschinentypen beim Hersteller einsetzbar. Das reduziert die Typenvielfalt und verringert die Lagerhaltung zusätzlich.

Im Produktprogramm von HAWE Hydraulik stehen je nach Anforderungsprofil weitere Typen wie HK und MPN in jeweils unterschiedlichen Leistungsstufen zur Auswahl. So kann für jede Anforderung das passende Aggregat aus dem Baukasten heraus als Standard ausgewählt werden. Ein weiterer Vorteil der Unteröl-Bauweise der Kompaktaggregate ist das niedrige Betriebsgeräusch des Motor und der Pumpe, da die Lauf- und Lüftergeräusche des Motors durch das Öl und den Behälter gedämpft werden.

Weitere Optionen zum Energie sparen mit dem vorgestellten Kompaktaggregat KA bieten sich mit Speicherladebetrieb, Zweistufenpumpen oder den Einsatz von Wegesitzventilen statt Wegeschiebern. Alle aufgezeigten Energiesparmöglichkeiten lassen sich gemeinsam oder in Teilschritten mit dem vorgestellten Kompaktaggregat Typ KA und den direkt anbaubaren Steuerventilen aus dem Baukasten von HAWE Hydraulik einfach umsetzen. Es entstehen kompakte und anschlussfertige Hydrauliklösungen nicht nur für die Werkzeugmaschine.

(ID:213480)