Pagina 53 van: Aandrijftechniek – nummer 2 – 2019
53
Het openen en sluiten van de machine voor laden en uitne-
men gebeurt met relatief hoge snelheid, dat wil zeggen snelle
bewegingen met lage druk. Dit punt wordt ingesteld in het
veldverzwakkingsgebied van de motor boven de S1 curve voor
continu bedrijf. Het werkpunt voor de vormsnelheid ligt beneden
de curve voor het nominaal koppel en kan onder continue belas-
ting functioneren. Als de opbrengst van de pomp niet variabel
zou zijn (bijvoorbeeld een pomp met een constant slagvolume
van 19 cm3) zou dit punt boven de maximale koppelcurve liggen
(S3 intermitterend bedrijf, maximaal 10 s overbelasting) en zou
daarom ontoelaatbaar zijn voor het rolproces. In dit geval zouden
een sterkere motor en versterker moeten worden gebruikt, resul-
terend in hogere kosten.
De servo-aandrijvingen van elke elektro-hydrostatische unit
worden gevoed door een regeneratieve voeding via een 650 V
DC-bus. De communicatie verloopt via EtherCAT. De voeding en de
omzetters werken als EtherCAT-slaves in een gesloten regelkring.
De motion controller als master neemt de procesbesturing voor
de positie- en krachtregeling van de assen voor zijn rekening en
verstuurt de toerentalinstellingen digitaal naar de omzetters. De
snelheidsregeling voor de servomotoren gebeurt in de servorege-
laars. De actuele proceswaarden zoals toerental, stroomsterkte,
vermogen, temperatuur et cetera worden teruggekoppeld naar
de motion controller.
Eerste resultaten en terugkoppeling
Na het laden van de ringrolmachine wordt de machine
zonder belasting met ijlgang naar zijn rolpositie gebracht en
start het rolproces. De rolkrachten worden ingesteld door het
proces overeenkomstig de geometrie en het gewicht van de ring.
Als vermogens- of koppelgrenzen worden bereikt, reduceert de
procesbesturing de rolsnelheden zodat het rollen continu kan
doorgaan binnen de limietwaarden van de aandrijvingen (S1
mode). Het eind van het rolproces wordt in het algemeen gevolgd
door een kalibratiefase om op betrouwbare wijze de toleranties
voor de ringafmetingen te bereiken, zoals buitendiameter of
ovaliteit. Alle assen worden dan in ijlgang teruggetrokken naar
de lospositie. Door de hoge pomptoerentallen tot 4500 min-1
(‘werveleffect’) is het totaal rendement bij ijlgang minder dan
20 procent. Voor het rolproces wordt een totaalrendement van
40 procent tot 50 procent behaald, zelfs onder deelbelasting.
Deze waarde komt overeen met de verwachtingen. Een kritisch
punt is de invloed van drukpulsen op de regelkwaliteit van de
assen. De drukpulsen worden veroorzaakt door de fysica van de
radiale plunjerpomp en het toerental van de regelaar.
Als gevolg van de wrijving in de cilinder en het relatief grote
olievolume in de cilinder in verhouding tot het pompvolume, is
de demping van de drukpulsen voldoende om de vereiste posi-
tioneernauwkeurigheid van ± 0,1 mm op het einde van het rollen
te bereiken. Bij ijlgang werd een positioneernauwkeurigheid van
± 0,8 mm bereikt.
Het thermisch gedrag speelt een belangrijke rol bij de selectie
en dimensionering van de aandrijfmotor. Het compacte ont-
werp en de directe aansluiting van de pomp op de servomotor
maken een theoretische berekening van het thermisch gedrag
erg moeilijk. Bovendien wordt de temperatuur van de motor gro-
tendeels beïnvloed door de omgevingstemperatuur (opwarming)
en de bedrijfscyclus. Om het aandrijfconcept zo simpel mogelijk
te houden, werd voor het ontwerp een zuiver door convectie
gekoelde motor gekozen. Voor zwaar belaste toepassingen met
erg korte cyclustijden kan waterkoeling een optie zijn voor de
motor.
Samenvatting
De voordelen van de elektro-hydrostatische compacte aan-
drijvingen kunnen als volgt worden samengevat:
• het basisontwerp van machines kan onveranderd blijven;
• het geïnstalleerd vermogen bedraagt ongeveer 60 procent van
dat van standaard hydrauliek (in de onderhavige toepassing
van 230 kW naar 137,5 kW);
• verminderd olievolume in de machine (van 2000 dm3 naar
200 dm3);
• lager geluidsniveau dankzij ‘vermogen naar behoefte’;
• wegvallen van de hydrauliekruimte, dus lagere eisen aan de
fundering;
• aanzienlijk minder leidingwerk dus eenvoudiger opbouw;
• spoelen op de opbouwlocatie is niet nodig, waardoor de inbe-
drijfstelling aanzienlijk sneller gaat;
• kleiner aantal componenten dus minder onderhoud;
• testbedrijf mogelijk vóór aflevering;
• hogere veiligheid. Dankzij de moderne regelaartechnologie
met SS1 (Safe Stop 1), STO (Safe Torque Off) en SLS (Safely
Limited Speed) is het gemakkelijker om te voldoen aan de
Machinerichtlijn dan met conventionele hydrauliek.
De eerste ervaringen met de elektro-hydrostatische compacte
aandrijvingen wijzen op een uitstekende regelbaarheid (positie en
kracht) van de assen. Het geringere aantal componenten resul-
teert in een robuust en fouttolerant systeem. Het verlagen van
het energieverbruik met maximaal 70 procent en het verlagen van
de geluidsemissies met ongeveer 30 procent maken de machine
van deze klant een stuk milieuvriendelijker. <
www.moog.com
Een voorbeeld van een complete ringrolinstallatie, met in rood de positie van de elektro-
hydraulische aandrijfunit
‘De hydraulische pompaandrijving
is geoptimaliseerd voor variabele
toerentallen in vierkwadrantenbedrijf’
50-51-53_moog.indd 53 11-03-19 16:24