Cytrobox

IoT-geschikt hydraulisch aggregaat zorgt voor een efficiënte productie

Met de nieuw ontwikkelde, intelligente CytroBox-eenheid combineert Rexroth de voordelen van hydrauliek met een laag energieverbruik en op software gebaseerde functies. De geïntegreerde CytroConnect IoT-service zorgt voor een hogere beschikbaarheid en voorkomt ongeplande uitvaltijden. Met deze IoT-service kunnen operators de bedrijfsstatussen bewaken en onderhoud op een kosteneffectieve manier plannen. Hierdoor heeft de hydrauliek technologie een volgende stap gezet richting de fabriek van de toekomst.

De digitalisering van de machine- en installatietechniek betekent meer dan decentrale intelligentie, geïntegreerde sensoren en connectiviteit. Dit geldt ook voor hydrauliek. Met zijn vermogensdichtheid en immuniteit voor stoten en trillingen speelt hydrauliek ook in Industrie 4.0 een centrale rol als een belangrijke aandrijftechnologie. De compacte CytroBox-eenheid zorgt voor een revolutie in de hydraulische druktoevoer. CytroBox is een modulair hydraulisch aggregaat voor het middelzware vermogensbereik van 7,5 kW tot 30 kW. Het bestaat uit optimaal op maat gemaakte, indrukwekkend compacte componenten. Vergeleken met eerdere units kan er veel ruimte worden bespaard.

75% minder olie

Een van de unieke verkoopargumenten van CytroBox is de compactheid. Dit is mogelijk doordat het hydraulisch aggregaat als een schakelkast in een fabriek kan worden geïntegreerd, dat wil zeggen rechtopstaand. De tank ondersteunt niet meer alle andere componenten – Rexroth ontwikkelde hiervoor een speciale draagconstructie. Bovendien wordt een ontgassingsstroom-geoptimaliseerde tank gebruikt. Op basis van uitgebreide CFD-simulaties hebben de ontwikkelaars de tankgeometrie zo vakkundig verbeterd dat de nieuwe unit slechts een kwart van de olie nodig heeft die klassieke ontwerpen nodig hebben: in plaats van 600 liter is nu 150 liter voldoende – met minstens dezelfde levensduur. De aandrijfunit – een onderdeel dat bij hydraulische aggregaten doorgaans veel ruimte in beslag neemt – is al even compact. De asynchrone servomotor is vervangen door een synchrone servomotor. Dit is het meest efficiënte motorontwerp, produceert hetzelfde koppel, ook al is het 80 tot 90% kleiner. Ook het spruitstuk werd opnieuw ontworpen: dankzij 3D-geprinte zandkernen is het blok inclusief de interne stroomgeometrie nu gegoten. Door deze stroomgeoptimaliseerde binnenstructuur is er minder materiaal en ruimte nodig. Dankzij al deze maatregelen heeft de CytroBox een footprint van slechts 0,5 vierkante meter in plaats van anderhalf tot twee vierkante meter. Dit betekent een besparing tot 75%. Bovendien zijn er energiebesparingen tot 80% en een vermindering van de geluidsemissie met 10 dB(A). Hierdoor is de geluidsemissie lager dan 75 dB(A). er is minder materiaal en ruimte nodig. Dankzij al deze maatregelen heeft de CytroBox een footprint van slechts 0,5 vierkante meter in plaats van anderhalf tot twee vierkante meter. Dit betekent een besparing tot 75%. Bovendien zijn er energiebesparingen tot 80% en een vermindering van de geluidsemissie met 10 dB(A). Hierdoor is de geluidsemissie lager dan 75 dB(A). er is minder materiaal en ruimte nodig. Dankzij al deze maatregelen heeft de CytroBox een footprint van slechts 0,5 vierkante meter in plaats van anderhalf tot twee vierkante meter. Dit betekent een besparing tot 75%. Bovendien zijn er energiebesparingen tot 80% en een vermindering van de geluidsemissie met 10 dB(A). Hierdoor is de geluidsemissie lager dan 75 dB(A).

Verbonden voor de fabriek van de toekomst

In de CytroBox vinden machinefabrikanten een kant-en-klare aandrijfcontroller met tal van geïntegreerde functies. Verschillende sensoren geven informatie over de huidige status van filter, olie of aandrijving. De verzamelde sensorgegevens worden via IO-LinkMaster gebundeld en door de aandrijfcontroller voorbewerkt, zodat ze flexibel in moderne machineontwerpen kunnen worden geïntegreerd. Dit betekent dat de CytroBox IoT-ready is.

CytroConnect-monitor

Met de digitale service CytroConnect hebben operators alle informatie over de CytroBox altijd binnen handbereik – of het nu gaat om informatie over de gestandaardiseerde visualisatie van het onderdeel en de bedrijfsstatus of om betalende IoT-services zoals aanstaande onderhoudswerkzaamheden en voorspellende onderhoudsanalyses met behulp van Rexroth’s Online Diagnostiek Netwerk (ODiN).

De verzamelde gegevens worden via Multi-Ethernet of 4G-LTE overgebracht naar het browsergebaseerde CytroConnect Monitor-webdashboard. Hierdoor kunnen operators op elk eindapparaat (tablet, smartphone, pc) op de hoogte worden gehouden van de huidige bedrijfsstatus en belangrijke statusindicatoren. Deze plug-and-play-service is gratis en kan zonder extra installatiewerk worden gebruikt. CytroConnect is standaard geïmplementeerd in de CytroBox.

Grotere beschikbaarheid dankzij extra analysefuncties

Naast de automatische statusbewaking van de CytroBox kunnen onderhoudspersoneel en onderhoudsmanagers als add-ons voor diverse toepassingen extra oplossingen toevoegen. Deze pay-per-use betalingsmodellen bevatten aanvullende IoT-analysetools en kunnen maandelijks worden geabonneerd.

Voor het optimaliseren van onderhoudsprocessen biedt de CytroConnect Maintain-module toegang tot historische sensorgegevens en berichten als onderhoud nodig is of bij kritische bedrijfstoestanden. Vooraf gedefinieerde en aangepaste regels stellen klanten in staat hun onderhoudsstrategie voortdurend te verbeteren. Klanten profiteren van schaalbare softwareoplossingen uit het Bosch IoT-portfolio zoals de Nexeed Production Performance Manager en de geïntegreerde knowhow van de domeinspecialisten van Rexroth. De Nexeed Production Performance Manager is een softwareoplossing voor conditiebewaking voor systematische productie-optimalisatie.

 CytroConnect onderhouden

Met CytroConnect Maintain worden gegevens beoordeeld over de belangrijkste componenten voor betrouwbaarheid en levensduur (de hydraulische olie en de aandrijfunit). Uitgebreide inzichten in de correlatie tussen de snelheid van de servomotor en de stroom maken het mogelijk om systeemlekkage te bewaken, terwijl correlaties tussen motorgegevens en de werkdruk conclusies over het aandrijfgedrag mogelijk maken. De lekkagesensor, temperatuur- en niveausensor, deeltjessensor, watersensor en zuurstofsensor zijn aanvullende gegevensbronnen die kunnen worden gebruikt om een ​​statusdiagnose te stellen.

Voorspellend onderhoud efficiënt plannen

Een andere add-on, CytroConnect Predict, gebruikt de machine learning-algoritmen van het Rexroth Online Diagnostics Network (ODiN) voor een voorspellende analyse van het systeem. Met deze IoT-service worden de vermogenscurves voor een breed scala aan componenten vastgelegd voor data-analysedoeleinden. Bij afwijkingen berekent het systeem automatisch de verwachte resterende levensduur van het betreffende onderdeel en informeert de operator direct via een pushbericht. Als gevolg hiervan kan voorspellend onderhoud toepassingsgevallen voorspellend worden meegenomen in de onderhoudsplannen van de exploitant, waardoor een maximale beschikbaarheid wordt gegarandeerd.

Hydraulische kleppen zullen profiteren van connectiviteit

Wat zijn de huidige markteisen voor hydraulische ventielen?

We ervaren momenteel een overgang van klassieke, analoge hydrauliek naar aansluitbare digitale vloeistoftechnologie. Vooral Europese machinefabrikanten digitaliseren hun machineontwerpen steeds meer en verwachten dat hydrauliek naadloos kan worden ingebed in deze geconnecteerde omgevingen. Dit betekent dat hydrauliek qua automatisering op één lijn zit met elektromechanische aandrijvingen. Een van de doorslaggevende kenmerken in dit opzicht is de naadloze integratie van intelligente hydraulische ventielen in verschillende automatiseringtopologieën via open standaarden zoals meerdere Ethernet-interfaces.

Welke nieuwe technische mogelijkheden zijn er om aan deze eisen te voldoen?

Slimme eenassige controllers regelen al hydraulische bewegingen op afstand in een gesloten regelkring. Bovendien is een krachtige motion control geïntegreerd in de boordelektronica van de klep. Het voert de doel-werkelijke vergelijking ter plaatse uit en regelt nauwkeurig tot op enkele micrometers. De regelkwaliteit van het systeem wordt uitsluitend bepaald door de resolutie van de meetsystemen. Deze motion controls zonder schakelkast worden steeds vaker toegepast in zaaglijnen, papierfabrieken en werktuigmachines. Daarnaast zijn er slimme pompaandrijvingen met variabel toerental en slimme pompbesturingen. Ze bieden volledig nieuwe mogelijkheden om de tot nu toe voornamelijk gebruikte gashendels te vervangen door energiezuinigere verplaatsingsbedieningen. Op deze manier worden functies die voorheen door kleppen werden uitgevoerd, verplaatst naar de software.

Hoe zit het met de integratie van sensortechnologie in hydraulische ventielen?
De massaproductie van sensoren voor de automobiel- of consumentenproductenindustrie heeft de kosten aanzienlijk verlaagd. Nu worden sensoren steeds vaker gebruikt in de hydrauliek. Naar onze mening is de integratie van dergelijke sensortechnologie in bestaande ventielbehuizingen de volgende stap. Met betrekking tot conditiebewaking kunnen sensoren informatie verzamelen over vloeistofkwaliteit, temperatuur, trillingen en uitgevoerde schakelcycli. Via deep learning-algoritmen kunnen gebruikers vervolgens slijtage detecteren voordat deze een storing veroorzaakt.

Welke andere mogelijkheden van mechanisatie biedt een klep?
De mate van vrijheid met betrekking tot verbindingsgeometrieën wordt al beperkt door standaardvereisten. De hydrauliekindustrie heeft het onderwerp digitale hydrauliek enige tijd geleden uitgebreid besproken. Het idee was en is om stromen op een “getrapte” of “geklokte” manier te regelen met behulp van enkel- of meerbits strategieën. In bepaalde toepassingen kan dit een voordeel zijn ten opzichte van continu variabele technologie.

Welke andere innovaties in hydraulische ventielen zijn relevant in uw bedrijf?

Het is niet langer een vraag of hydraulische kleptechnologie zal profiteren van connectiviteit of niet. De enige vraag is wanneer. De huidige discussies rond Industrie 4.0 laten duidelijk zien hoe belangrijk het is om alle vereiste functies en functionaliteiten te definiëren. Alleen als mechanismen en sensortechnologie gestandaardiseerd zijn over verschillende fabrikanten, zal actieve connectiviteit en communicatie mogelijk zijn. Ook in de toekomst zal niet elk hydraulisch-mechanisch drukventiel digitale elektronica aan boord hebben of aangesloten zijn op een besturingssysteem of andere ventielen. Een opgedrukte QR-code met informatie over de instellingen van de fabrikant, functiebeschrijvingen of informatie over vervangende afdichtingen is een eerste stap op weg naar connectiviteit. Op het gebied van nieuwe materialen en productietechnologieën heeft Rexroth veel innovaties in de pijplijn. 3D-printen van kernen voor gegoten behuizingen of direct printen verlaagt het energieverbruik tijdens de bediening van afsluiters aanzienlijk. Terwijl bij het ontwerp van de kern rekening moest worden gehouden met de deelbaarheid van de kernvorm, is dit dankzij de kerndruk tegenwoordig niet meer nodig. Dit betekent dat we andere kanaalontwerpen kunnen gebruiken die minder drukverliezen mogelijk maken en het energieverbruik verbeteren. Voor een afsluiter met een debiet van 10.000 l/min zorgt de verlaging van de stromingsweerstand met 10 tot 20 procent voor een aanzienlijke verlaging van de bedrijfskosten. Dit betekent dat we andere kanaalontwerpen kunnen gebruiken die minder drukverliezen mogelijk maken en het energieverbruik verbeteren. Voor een afsluiter met een debiet van 10.000 l/min zorgt de verlaging van de stromingsweerstand met 10 tot 20 procent voor een aanzienlijke verlaging van de bedrijfskosten. Dit betekent dat we andere kanaalontwerpen kunnen gebruiken die minder drukverliezen mogelijk maken en het energieverbruik verbeteren. Voor een afsluiter met een debiet van 10.000 l/min zorgt de verlaging van de stromingsweerstand met 10 tot 20 procent voor een aanzienlijke verlaging van de bedrijfskosten.

Welke invloed hebben deze trends op uw producten?

Met de IAC (geïntegreerde ascontroller) kleppen, Bosch Rexroth biedt motion control zonder schakelkast die volledig in de ventielelektronica is geïntegreerd. Het kan volledig worden aangesloten via open interfaces. Hetzelfde geldt voor servo-hydraulische assen met een eigen vloeistofcircuit. In deze kant-en-klare assen vormen pomp, kleppen en cilinders een geheel waarop de machinefabrikant alleen voeding en besturingscommunicatie hoeft aan te sluiten. Ze gebruiken dezelfde inbedrijfstellingstools en gebruikersinterfaces, wat betekent dat alle aandrijftechnologieën dezelfde look en feel hebben. Klassieke servoventielen kunnen echter ook verder worden verbeterd. Nieuwe plug-in versterkers met pulsbreedtemodulatie voor aan/uit-ventielen van Rexroth verlagen de oppervlaktetemperatuur van de connectoren met meer dan 80 graden tot slechts 50 graden.

Vooruitzichten: Hoe zal de kleptechnologie veranderen in de komende 10 jaar?

Over 10 jaar zullen afsluiters zorgen voor eenvoudigere projectplanning, comfortabelere inbedrijfstelling en efficiëntere werking en zullen ze meer informatie verstrekken voordat een servicegeval wordt uitgevoerd. Als service nodig is, heeft de klep mogelijk al reserveonderdelen besteld.