Ausgabe - 17 - Produktion
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20 · Konstruktion · <strong>Produktion</strong> · 25. April 2013 · Nr. <strong>17</strong><br />
Fluidtechnik<br />
Präzisions-Hydraulik mit Energie-Effizienz<br />
<strong>Produktion</strong> Nr. <strong>17</strong>, 2013<br />
Moderne Hochleistungshydraulik und Antriebssysteme von Hänchen<br />
Hydraulik können laut Hersteller entscheidend dazu beitragen, Energie<br />
zu sparen – so in der <strong>Produktion</strong> von Fahrbahn aus Beton.<br />
Ostfildern (pd). Die Fluidtechnik<br />
mit ihren inkompressiblen, hochbelastbaren<br />
Medien, die Einbettung<br />
von Speichersystemen, der<br />
Verzicht auf die Umlenkung rotativer<br />
in lineare Energie sind Beispiele<br />
für zahlreiche Möglichkeiten,<br />
Energie einzusparen. Darüber hinaus<br />
bietet Herbert Hänchen durch<br />
lange Erfahrung in Konstruktion<br />
und Entwicklung zusätzliche energiesparende<br />
Technologien, die oft<br />
aus Sonderkonstruktionen ins Serienprogramm<br />
überführt wurden.<br />
Je geringer die Reibung, desto<br />
geringer der Energiebedarf. Die<br />
patentierte schwimmende Ringspalt-Dichtung<br />
von Hänchen in der<br />
Verschluss-Qualität ‚Servofloat’<br />
dichtet nahezu reibungsfrei ab. In<br />
Zylindern mit diesem Verschluss<br />
wird beim Systemstart über die Zylinderkammern<br />
ein hydrodynamischer<br />
Ölstrom in der Ringspalt-<br />
Dichtung aufgebaut, sodass sich<br />
diese Dichtung metallisch berührungslos<br />
‚schwimmend’ um die<br />
Kolbenstange zentriert. Ein Drosselspalt<br />
baut den anliegenden<br />
Druck ab und erzeugt so diesen<br />
Kostenersparnis von<br />
2 000 Euro pro Jahr<br />
Die hydraulische Klemmung Ratio-Clamp(R) von Hänchen hält Stangen für<br />
unbegrenzte Zeit ohne Energiezufuhr – hier in der <strong>Produktion</strong> von ‚fester<br />
Fahrbahn‘ aus Beton für den ICE bei der Firma Max Bögl. Bild: Hänchen Hydraulik<br />
berührungsfreien Dichtspalt von<br />
wenigen 1/100 mm. Natürlich muss<br />
Energie aufgebracht werden, um<br />
den Drosselspalt aufrecht zu erhalten.<br />
Diese Energiezufuhr ist allerdings<br />
unabhängig von der Kolbengeschwindigkeit.<br />
Bei einer optimierten<br />
klassischen Dichtungskombination<br />
wie Servocop besteht<br />
dagegen ein Zusammenhang zwischen<br />
Geschwindigkeit und Reibung.<br />
So ergibt sich für jede Anwendung<br />
eine spezifische Geschwindigkeit,<br />
bei der die schwimmende<br />
Ringspalt-Dichtung energieeffizienter<br />
ist. Ein Beispiel verdeutlicht<br />
dies: Ein Hydraulik-Zylinder mit<br />
einem Kolben-Durchmesser von<br />
100 mm und einem Stangen-<br />
Durchmesser von 60 mm arbeitet<br />
mit einem Kammerdruck von 210<br />
bar. Mit der klassischen Dichtungskombination<br />
Servocop entsteht ein<br />
Reibungsverlust von etwa 2000 N<br />
bei einer Geschwindigkeit von 2<br />
m/s. Servofloat hat einen geschwindigkeitsunabhängigen<br />
Reibungsverlust<br />
von etwa 150 N bei einem<br />
Funktionsölfluss von 3 l/min bei<br />
210 bar und von 2 l/min bei 70 bar<br />
am Stetigventil. Ab einer Geschwindigkeit<br />
von 0,6 m/s arbeitet Servofloat<br />
mit weniger Energie als der<br />
Klassiker. Bei einer Geschwindigkeit<br />
von 2 m/s und 12 Stunden Bewegung<br />
pro Tag ergibt sich so jährlich<br />
bei 15 ct/kWh eine Kostenersparnis<br />
von 2 000 Euro – weit mehr,<br />
als die Kosten für eine schwimmende<br />
Ringspalt-Dichtung.<br />
Test-Zylinder der Highend-Baureihe<br />
326 von Hänchen haben zwar<br />
in jeder der 12 Grundvarianten<br />
einheitliche Außenkonturen und<br />
Grundmaße, doch einen in mm-<br />
Schritten variablen Kolbendurchmesser<br />
und einen ebenso variablen<br />
Hub. Diese Reihe erlaubt eine<br />
besonders anwendungsspezifische<br />
Konfiguration. In Verbindung<br />
mit Verschlüssen mit schwimmender<br />
Ringspaltdichtung oder mit<br />
hydrostatisch gelagerter Kolbenstangenführung<br />
lässt sich der<br />
Energiebedarf beispielsweise in<br />
oszillierenden Konstruktionen<br />
drastisch verringern. Ein Konstrukteur<br />
kann durch die Adaption<br />
des Kolbendurchmessers die wirksame<br />
Kolbenfläche exakt an die<br />
Bedürfnisse seiner Konstruktion<br />
anpassen: Der für den Betrieb notwendige<br />
Volumenstrom lässt sich<br />
so deutlich reduzieren.<br />
Geringe Größenänderung –<br />
große Energieeinsparung<br />
Bei einem Kunden sollte beispielsweise<br />
ein Vier-Stempel-Prüfstand<br />
eine Kraft von 45 kN aufbringen.<br />
Ein in üblichen Katalogabmessungen<br />
gefertigter Zylinder<br />
musste dafür einen Kolben-Durchmesser<br />
von 100 mm haben und<br />
würde so bis zu 79 kN Kraft leisten.<br />
Die präzise Dimensionierung<br />
durch den variablen Kolbendurchmesser<br />
erlaubt den Einsatz eines<br />
Kolbens, der genau die erforderliche<br />
Kraft erbringt. Dieser hat nun<br />
einen Durchmesser von 92 mm.<br />
Durch diese scheinbar unspektakuläre<br />
Größenänderung reduziert<br />
Hänchen den Volumenstrom bei<br />
8 Hz von 682,2 l/min auf 391,1 l/<br />
min – mit entsprechenden Folgen<br />
für den Energieverbrauch, der im<br />
selben Verhältnis reduziert wird.<br />
www.haenchen.de<br />
Antriebslösungen<br />
Leistungsstarke Sondergetriebe<br />
<strong>Produktion</strong> Nr. <strong>17</strong>, 2013<br />
Die Fertigung kundenspezifischer Getriebe sind ein Spezialgebiet von SPN<br />
Schwaben Präzision. Die Entwicklung erfolgt in enger Zusammenarbeit<br />
mit den Kunden, um den jeweiligen Anforderungen gerecht zu werden.<br />
Nördlingen (pd). Nachfolgende<br />
Anwendungsbeispiele geben einen<br />
Einblick in die Vielfalt der von<br />
SPN Schwaben Präzision entwickelten<br />
Antriebslösungen.<br />
Exzentergetriebe: SPN hat für den<br />
Bedarf an anpassbaren Robotergetrieben<br />
ein Exzentergetriebe entwickelt.<br />
Dabei setzte das Unternehmen<br />
auf Kreisschubgetriebe mit<br />
ganzzahligen Übersetzungen. Das<br />
hat gegenüber den marktüblichen<br />
Zykloiden-Getrieben eine Reihe<br />
von Vorteilen: der Wirkungsgrad ist<br />
bauartbedingt höher (vorwärts 94 %<br />
und rückwärts 90 %). Dadurch können<br />
Servosteuerungen wesentlich<br />
sensibler regeln und es ergeben sich<br />
diskretere Momentwerte, beispielsweise<br />
beim Lasthalten.<br />
Dreistellungsantrieb: Bei einem<br />
Kunden aus dem Bereich Energietechnik<br />
ging es um ein anspruchsvolles<br />
3-Stellungsschaltgetriebe.<br />
Die Herausforderung bestand in<br />
einer eindeutigen, mechanischen<br />
Fixierung der drei geforderten Stel-<br />
lungen, was durch Rastsektoren in<br />
einer Kurvenscheibe gelöst wurde.<br />
Die Verantwortlichen entschieden<br />
sich für den Einsatz eines bereits<br />
bestehenden SPN- Sondergetriebemotors<br />
mit integrierter Aus- und<br />
Ein- Kupplungsfunktion. Damit<br />
sind elektrischer Betrieb, Handbetrieb<br />
und Notbetrieb möglich, wobei<br />
stets die geforderten Schaltwinkel<br />
und Schaltzeiten eingehalten<br />
werden.<br />
Für die Sicherheitsschaltfunktionen<br />
des Getriebes wurde eine mechanische<br />
Verriegelungsperipherie,<br />
in direkter Einwirkung auf die<br />
Kurvenscheibe ausgetüftelt. Erforderliche<br />
elektrische Endschalter,<br />
ein sekundärer Schalterantrieb, sowie<br />
eine von SPN konzipierte Sicherheitskupplung<br />
wurden zusätzlich<br />
integriert.<br />
Durch die mechanische Eindeutigkeit,<br />
sowohl in der Schaltfunktion<br />
zwischen den drei Stellungen, als<br />
auch in den Sicherheitsfunktionen,<br />
wird mit verhältnismäßig einfachen<br />
Für besondere<br />
Aufgaben liefert<br />
SPN spezielle,<br />
kundenspezifische<br />
Getriebe.<br />
<br />
Bild: SPN<br />
Mitteln und antriebstechnischem<br />
Know-how eine hohe Zuverlässigkeit<br />
und Betriebssicherheit erreicht.<br />
Damit hebt sich die erarbeitete Lösung<br />
vom Einsatz ‚empfindlicher<br />
Elektronik‘ mit entsprechender<br />
Störanfälligkeit ab.<br />
Elektrische Schwenkeinheit: Zusammen<br />
mit dem Marktführer von<br />
Spann-, Greif-, Transport- und Roboterwerkzeugen<br />
hat SPN Schwaben<br />
Präzision eine elektromechanische<br />
Schwenkeinheit entwickelt,<br />
die das pneumatische Schwenkeinheitenprogramm<br />
ergänzt. Die elektrische<br />
Einheit ist in den Abmessungen<br />
und Befestigungsanschlüssen<br />
austauschbar mit den Pneumatischen<br />
für drei Baugrößen.<br />
Eine Baugröße reicht<br />
anstelle von drei Baugrößen<br />
Während pneumatische Einheiten<br />
über eine Kniehebelmechanik<br />
schwenken, erfolgt dies bei der<br />
elektrischen Einheit über ein von<br />
SPN speziell entwickeltes Schneckenstirnradgetriebe<br />
angetrieben<br />
über einen Servomotor. Der Hauptvorteil<br />
ist, dass es jetzt eine Baugröße<br />
gibt anstelle der bisherigen drei<br />
pneumatischen Größen. Die<br />
Schwenk- und Drehwinkel sind<br />
über Software einstellbar und es ist<br />
auch ein Drehwinkel größer 360 °<br />
möglich. Das Drehmoment ist<br />
gleichmäßig über den kompletten<br />
Drehwinkel.<br />
www.spn-hopf.de<br />
Effizienz-Navi<br />
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Waschen/Spülen/Trocknen<br />
Synchron-Umwälzpumpe<br />
mit integrierter Heizung<br />
<strong>Produktion</strong> Nr. <strong>17</strong>, 2013<br />
Die Synchron-Umwälzpumpe CPO<br />
45 von Hanning mit integrierter<br />
Heizung ist platzsparend und<br />
heizt das zum Spülen benötigte<br />
Wasser gleich beim Umwälzen<br />
mit auf. Das spart Energie und<br />
reduziert die erforderliche Wassermenge.<br />
Synchron-Umwälzpumpe mit Heizung<br />
von Hanning. <br />
Bild: Hanning<br />
Oerlinghausen (pd). Maßgeschneiderte<br />
Haflowtic-Systemlösungen<br />
sind laut Hanning energieeffizient<br />
und technologisch<br />
zukunftsweisend. Höchste Qualität<br />
und perfekt aufeinander abgestimmte<br />
Komponenten böten für<br />
jede Applikation eine vollständig<br />
parametrierte und einbaufertige<br />
Komplettlösung.<br />
Zum Einsatz kommen Haflowtic-Pumpensysteme<br />
in industriellen<br />
oder medizinischen Anwendungen<br />
wie Sterilisations- und<br />
Desinfektionsanlagen und überall<br />
dort, wo es ums Waschen, Spülen<br />
oder Trocknen geht. Angeboten<br />
werden sie mit integrierter Heizung,<br />
stufenloser Drehzahlregelung,<br />
Sanftanlauf, Abschaltautomatik,<br />
automatischer Start-Stopp-<br />
Funktion, sensorloser Wassererkennung,<br />
Schutz vor Blockierung<br />
sowie weiteren integrierten Sensoren.<br />
Alle Systeme sind für sämtliche<br />
Stromnetze weltweit erhältlich<br />
und auf Wunsch auch mit internationaler<br />
Zulassung.<br />
Einen besonders hohen Wirkungsgrad<br />
hat etwa die Synchron-<br />
Umwälzpumpe CPO 45 mit integrierter<br />
Heizung. Das kompakte<br />
System aus Pumpe und Heizung<br />
ist platzsparend und heizt das zum<br />
Spülen benötigte Wasser gleich<br />
beim Umwälzen mit auf. Das spart<br />
Energie und reduziert die erforderliche<br />
Wassermenge.<br />
Mit einer Förderleistung von<br />
maximal 140 l/min oder 0,37 bar<br />
bei einer Motorleistung von 80 W<br />
ist die haflowtic system Pumpe für<br />
Geschirrspüler bestens geeignet.<br />
Ein robustes Pumpensystem sowie<br />
ein langlebiger, hocheffizienter<br />
Pumpenantrieb garantieren<br />
einen sicheren Betrieb.<br />
www.hanning-hew.com<br />
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