Pagina 51 van: Aandrijftechniek – nummer 2 – 2019
51
Elektro-hydraulisch
aandrijfconcept
voor ringrolproces
S
tijgende elektriciteitskosten dwingen machinebou-
wers en fabriekseigenaren om oplossingen te vinden
hoe hun energie-intensieve machines kunnen
worden geëxploiteerd en efficiënter kunnen pro-
duceren. Er liggen grote potentiëlen in de gebruikte
aandrijftechnologie.
Het kilowattuur dat we níet gebruiken is het milieuvriende-
lijkste en goedkoopste. Hoe bewuster en efficiënter we energie
gebruiken, des te minder hoeven we op te wekken. Dat bespaart
geld, verhoogt tegelijkertijd de zekerheid van energietoevoer
en draagt er aan bij dat we onze klimaatdoelstellingen halen.
Met dit in gedachten implementeerde de Duitse bondsregering
de Eco Ontwerp Richtlijn 2009/32/EC met de wet op het ecolo-
gisch ontwerp van energie-gerelateerde producten (EVPG). Waar
aanvankelijk het primaire doel was om het energieverbruik van
met de hand bediende apparaten als cirkelzagen, stofzuigers,
verlichting et cetera te verminderen, zijn nu andere product-
groepen toegevoegd zoals ENTR5 (metaalbewerkingsmachines).
Heel wat machinebouwers vertalen deze eisen vanuit de
markt naar een plan van aanpak om hun machines ecologischer
én economischer te maken. In het algemeen streven ze naar
significante vermindering van het energie- en hulpstofverbruik,
een significante vermindering van het grondstoffenverbruik,
een significante vermindering van de emissies en tot slot een
significante verbetering van de recyclingquota.
Doelstellingen
Al in 1987 verrichtte het Institut für fluidtechnische Antriebe
und Systeme (IFAS) van de RWTH in Aken onderzoek om de ener-
gieverliezen van een conventioneel hydraulisch systeem (bestu-
ring door smoring) te verlagen door het gebruik van een direct
aangedreven pomp (hydrostatische aandrijving). Met de huidige
druk om energie te besparen en de lagere kosten van toerental-
regelingen zijn er nu verschillende aanbieders op de markt die
hiertoe ontwikkelde componenten aanbieden.
Voor hydraulisch aangedreven machines kunnen de al
genoemde eisen als volgt worden geconcretiseerd. Allereerst
een verbeterd energetisch rendement met proces-gerelateerde,
ver uiteen liggende werkpunten. Ten tweede een drastisch
verminderde centrale hydrauliek en leidingwerk in het veld.
Ook niet onbelangrijk is de kostenoptimalisatie door snellere
bouw- en inbedrijfstelling en als laatste eis een ingebouwde
conditiebewaking.
De productie van naadloze ringen gebeurt via een complex
vormingscomplex met twee rolspleten (radiaal en axiaal vormen).
Na een ringrotatie van 360° komt de gerolde strip weer samen
met het uiteinde van de toegevoerde strip. Het radiale en axiale
omvormen beïnvloeden elkaar tijdens het proces en veranderen
de geometrie van het gerolde product. Gevoelige centreerrol-
len zorgen voor een stabiel rolproces. Door de toename van de
ringdiameter moet de axiale stand continu opnieuw worden
gepositioneerd. Behalve de hoofdaandrijvingen voor het rollen
zijn er hiertoe meerdere krachtgeregelde assen die de strip tijdens
het proces geleiden. Traditioneel worden deze assen ontworpen
als cilinderunits met regelkleppen die worden gevoed vanuit een
centraal hydraulisch aggregaat.
Elektro-hydrostatisch aandrijfconcept
De ontwikkeling van het nieuwe aandrijfconcept is gebaseerd
op de productfamilie elektro-hydrostatische pompeenheden van
Moog. Zo’n unit bestaat uit een radiale plunjerpomp met twee
slagvolumes met een maximale werkdruk van 350 bar en een
servomotor die met behulp van een adapterflens op de pomp is
geplaatst. Deze eenheden zijn beschikbaar als modulair systeem
en schaalbaar van 19 cm3 tot 250 cm3.
De hydraulische pompaandrijving is geoptimaliseerd voor
variabele toerentallen in vierkwadrantenbedrijf. Er zijn geen
beperkingen in het vasthouden van de druk (hoge druk bij lage
volumestroom). De pomp wordt direct op de servomotor geflenst,
zonder rubber- of kunststofkoppeling. Dit resulteert in lagere
kosten, minder installatieruimte en in verbetering van het dyna-
misch gedrag. Het hier gekozen aandrijfconcept is gebaseerd op
een hydraulische pompaandrijving met regelbaar toerental met
een cilinder met dubbele zuigerstang.
Alle assen worden centraal voorbelast met ongeveer 10 bar
door een klein centraal hydraulisch aggregaat. Deze unit dient
tegelijkertijd om de olie te filtreren en te koelen. De pomp met
dubbele opbrengst heeft twee werkposities: positie 1 met onge-
veer 5 cm3 slagvolume voor rollen (maximaal 350 bar, 2000 min-1)
en positie 2 met 19 cm3 slagvolume (maximale pompopbrengst
bij maximaal 50 bar, 4400 min-1).
Voorbeeld van de aandrijving, opgebouwd op een ringrolinstallatie
>
De Electrohydrostatic Pump
Unit (EPU) van Moog is het hart
van de elektrostatische aan-
drijving en draagt bij aan de
realisatie van gedecentraliseerde
aandrijfsystemen
De elektro-hydraulische
aandrijving van Moog,
samengebouwd met een
hydraulisch manifold.
Merk op hoe compact de
aandrijving gebouwd is
50-51-53_moog.indd 51 11-03-19 16:24