16.04.2020

Positionssensoren für servohydraulische Aktuatoren

Die richtige Position

Bosch Rexroth und MTS Sensors arbeiten gemeinsam seit vielen Jahren weltweit an Hydraulikprodukten und -lösungen. Eines der Schlüsselprodukte dabei ist ein servohydraulischer Aktuator (SHA), welcher, mit Positionssensoren bestückt, in verschiedenen Bereichen eingesetzt wird. Stefan Thienen, Produktmanager SHA bei Bosch Rexroth, erklärt, wo solche Achsen eingesetzt werden, die Herausforderungen, denen sie widerstehen müssen, und wie wichtig Positionssensoren für die Funktionalität der jeweiligen Anwendung sind.


Bosch Rexroth setz fast überall die Wegmesssensoren von MTS zur Regelung ihrer servohydraulischen Aktuatoren ein. Die Sensoren liefern Messwerte, mit denen man auch selbstregelnde Systeme einstellen kann, so dass sie automatisch arbeiten.
Bild: Bosch Rexroth

Servohydraulische Achsen sind einbaufertige und damit zeitsparende Lösungen für hydraulische Anwendungen. Sie haben einen geringen Wartungsaufwand und damit verbunden auch niedrige Wartungskosten. Zudem sind sie einfach in Betrieb zu nehmen und garantieren durch die Unabhängigkeit von der Zentralhydraulik eine hohe Maschinenverfügbarkeit. SHAs werden in vielen industriellen Bereichen eingesetzt: von Pressen für die Automobilbranche über Spritzgussmaschinen für die Kunststoffindustrie bis hin zu Anwendungen für die Lebensmittelindustrie. Gemein ist all diesen Anwendungen, dass die hydraulischen Systeme sehr langlebig und robust sein müssen. Zudem spielt das Öl eine entscheidende Rolle. "Bei vielen Anwendungen findet man große, separate Öltanks in denen man das hydraulische Öl, welches im Kreislauf benötigt wird, speichert, und über die man das Öl immer wieder nachfüllen kann", erklärt Thienen. "Bei einer SHA gibt es diesen zentralen Tank nicht, da die Achse ein in sich geschlossenes System ist. Dadurch wird wesentlich weniger Öl benötigt, und zwar nur so viel, wie man braucht, um die Achse zu bewegen."

Positionssensoren in SHA

Bei der Regelung von servohydraulischen Achsen spielen Wegmesssysteme eine entscheidende Rolle. Bei Bosch Rexroth werden hauptsächlich Druck- und Wegmesssensoren in der SHA integriert, welche die Achse regeln. Bei einer Presse z.B. wird die Achse verfahren und anschließend durch den Positionssensor umgeschaltet. Bei älteren Systemen wurden dafür noch Schalter eingesetzt. Mittlerweile verwendet Bosch Rexroth fast überall Wegmesssensoren zur Regelung, weil diese präziser, gleichmäßiger und verlässlicher arbeiten. "Wir setzen in unseren SHAs die Temposonics R-Serie von MTS Sensors ein. Als Schnittstelle nutzen wir SSI, weil wir damit die besten und genauesten Ergebnisse erzielen können. Natürlich gibt es auch den ein oder anderen kundenseitigen Wunsch nach Profibus aber das kommt eher selten vor", sagt Thienen und fährt fort: "Wir montieren die Sensoren entweder von außen an die Achse an oder aber, und das ist unsere favorisierte Variante, der Sensor wird in den Zylinder direkt integriert." Die Gründe für eine Zylinderintegration sind vielfältig. So hat die Technik, neben der Platzersparnis, noch einen weiteren Vorteil: der Sensor ist geschützt gegen jedwede äußeren harschen Umgebungsbedingungen, wie hohe Temperaturen, Schmutz, Feuchtigkeit, Schläge, Vibrationen usw. "Selbst, wenn wir den Sensor von außen anmontieren müssen, sind diese von Haus aus schon extrem widerstandsfähig, sehr langlebig und bleiben präzise und zuverlässig bei der Messung der Position. Das waren auch die Gründe warum wir uns damals für die Temposonics R-Serie entschieden haben. Wir haben sehr gute Erfahrungen mit dem Wegmesssystem und auch unsere Kunden sind sehr zufrieden. Daher werden bei uns in den servohydraulischen Achsen eigentlich nur Sensoren von MTS Sensors eingesetzt - egal, wo auf der Welt wir die Achsen herstellen." Laut Thienen werden momentan noch viele Positionssensoren von außen an die SHA montiert. Der Grund dafür sind die noch nicht vorhandenen 2-kanaligen Einbau-Sensoren, um die entsprechende Sicherheitstechnik zu realisieren. Wenn keine Sicherheitstechnik gefordert ist, wird die Zylinderintegration bevorzugt eingesetzt. "Es hängt natürlich auch vieles von der Anwendung selbst ab."

Wichtigkeit der Messwerte

Vorausschauende Wartung und Prozessoptimierung genießen momentan eine hohe Aufmerksamkeit, vor allem im Hinblick auf Industrie 4.0. Bei Bosch Rexroth steht noch ein anderer Bereich im Fokus: Automatisierung und sich selbst regelnde bzw. einstellende Systeme. Wegmesssysteme wie die Temposonics R-Serie nehmen hierbei eine elementare Position ein, da sie die Messwerte liefern, mit denen man das selbstregelnde System einstellen kann, so dass es automatisch arbeitet. Thienen bekräftigt "Bei den servohydraulischen Achsen ist eine Selbstregelung sehr interessant. Allerdings muss man sich auf die Genauigkeit der Sensormesswerte verlassen können, da die Maschine dann ohne wiederholtes Nachjustieren automatisch verfahren sollte. Hierfür bieten sich die Sensoren von MTS Sensors aufgrund der hohen Messgenauigkeit an. Ein nächster Schritt wären selbstlernende SHA's, welche die Positionen anhand der Sensormesswerte setzen."

Gewachsene Beziehung

"Was wir sehr schätzen, ist das Vertrauensverhältnis zwischen den beiden Unternehmen. Wenn wir neue Projekte planen und Positionssensoren für Tests benötigen, funktioniert das reibungslos. Durch den direkten Kontakt finden wir schnell eine Lösung", so Thienen. MTS Sensors hat vor kurzem seine neue Generation der R-Serie, die R-Serie V, vorgestellt und plant, bei der SSI Variante mit Bosch Rexroth zusammen zu arbeiten, um die neuen Sensoren in die SHA zu integrieren. "Es freut uns natürlich sehr, dass wir zu den Ersten gehören werden, die mit der SSI Variante der R-Serie V arbeiten dürfen. Das zeigt einmal mehr, wie wichtig eine gewachsene Beziehung für die Weiterentwicklung von Produkten und Lösungen ist", so Thienen abschließend.

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