Elektrostatisch aandrijfconcept voor ringrolmachines

Metalen naadloze ringen van enige doorsnede worden vaak geproduceerd door het rollen van strippen. De kunst is om met het ringrolproces een hoge productiviteit, een geminimaliseerd vermogensverbruik en een economische installatie te realiseren. Moog heeft samen met een klant een modern elektro-hydraulisch aandrijfconcept voor ringrolmachines ontwikkeld.

Heel wat machinebouwers streven naar vermindering van het energie-, grondstof- en hulpstofverbruik, van de emissies en van de recyclingquota. Voor hydraulisch aangedreven machines kan dit worden geconcretiseerd door:

  • verbeterd energetisch rendement met proces gerelateerde, ver uiteen liggende werkpunten
  • drastisch verminderde centrale hydrauliek en leidingwerk in het veld
  • kostenoptimalisatie door snellere bouw- en inbedrijfstelling
  • ingebouwde conditiebewaking.

Ringrolmachines

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 centreerrollen 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.

Electro-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 pomp wordt direct op de servomotor geflenst, zonder rubber of kunststof koppeling. Dit resulteert in lagere kosten en installatieruimte en in verbetering van het dynamisch gedrag. Het hier gekozen aandrijfconcept is gebaseerd op een 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.

Besturing

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 servoregelaars. De actuele proceswaarden zoals toerental, stroomsterkte, vermogen, temperatuur et cetera worden teruggekoppeld naar de motion controller.

Het volledig artikel vindt u in  Aandrijftechniek van maart 2019.