O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VDMA
ELEKTROHYDRAULISCHE KOMPAKT-
ANTRIEBE MIT SCHALTBARER ÜBER-
SETZUNG
Dipl.-Ing. Giacomo Kolks, Institut für Fluidtechnik (IFD)
der TU Dresden
Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA; FKM-Nr. 703490
Zielsetzung:
Ziel des Forschungsvorhabens ist die systematische Erarbeitung
von Strukturen zur Umsetzung einer schaltbaren Übersetzung in
elektrohydraulischen Kompaktantrieben mit hermetisch abgeschlossenem
Ölkreislauf. Zur Wahrung der Kompaktheit der Antriebe
wird eine einseitig ausfahrende Kolbenstange als Randbedingung
festgelegt. Eine strukturelle Herausforderung besteht in
der Kompensation des Pendelvolumens, welches durch die einseitige
Kolbenstange entsteht, und der Kombination mit Prinzipien
zur Umschaltung der Übersetzung.
Zusammenfassung und Ausblick:
Um dem Anwender die Vorteile durch Einsatz umschaltbarer Übersetzung
in seiner spezifischen Applikation aufzuzeigen, ist zunächst
eine Methodik zur Abschätzung des Downsizing-Potenzials
zu erarbeiten. Diese Methodik lässt Rückschlüsse auf die optimal
umzusetzenden Übersetzungsverhältnisse zu.
Systemtechnisch stellt eine diskrete Umschaltung der Getriebeübersetzung
eine Unstetigkeit dar. Es besteht die Herausforderung,
die Umschaltung derart zu gestalten, dass keine Anregung der Maschine
erfolgt. Insbesondere bei Prozessen, bei denen die Umschaltung
während der Bewegung erfolgt, darf der Umschaltvorgang
nicht störend auf den Prozess einwirken. Eine geeignete Ventilstruktur
zur Umsteuerung sowie eine Ansteuerungsstrategie für
den geregelten Antriebsmotor und die Umsteuerventile sind zu
entwickeln.
Für definierte Antriebsaufgaben sind die Potentiale gegenüber
elektromechanischen und herkömmlichen elektrohydraulischen
Achsen unter den Aspekten Baugröße, Massen, Energieeffizienz
und Regelgüte klar herauszustellen.
Das laufende Forschungsvorhaben zielt darauf ab, elektrohydraulische
Kompaktantriebe (Bild 4) mit einer umschaltbaren
Übersetzung auszustatten, die gegenüber elektromechanischen
Antrieben ein Downsizing des elektrischen Antriebs erlauben soll.
Dazu wurde eine Systematik entwickelt, die es zunächst erlaubt,
die prinzipiellen Vorteile in Bezug auf das Downsizing der elektrischen
Antriebskomponenten abzuschätzen. Lösungsräume zur
diskreten Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses wurden
systematisch aufgespannt und relevante Konzepte für Systeme
mit abgeschlossenem Ölkreislauf synthetisiert. Im weiteren Projektverlauf
werden Vorzugsvarianten für die Untersuchung im
Versuch definiert und entsprechende Demonstratoren entwickelt.
Diese werden auf ihre dynamischen Eigenschaften und ihr Umschaltverhalten
untersucht, um sie für verschiedene Anwendungen
zu qualifizieren.
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Beispiele für Systemlösungen umschaltbarer elektrohydraulischer
Kompaktantriebe
Generatorisch diskrete Umschaltung
Aktorisch diskrete Umschaltung
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