Gerade in Spezial-Anwendungen beweist die Industriehydraulik der Bosch Rexroth Schweiz AG einmal mehr ihre Leistungsfähigkeit.

Zusammen mit dem Anlagenhersteller Provisur brachten wir ein Hydraulik-Konzept zur Marktreife, das in fleischverarbeitenden Formpressen seit Herbst 2019 ausgeliefert wird. Die Auslegung des Hydraulikaggregates erfolgte durch Ralph Singenberger (Systems Engineering Provisur). Daraus ergab sich das konkrete Anforderungsprofil, welches sowohl die Maschinen im Allgemeinen - als auch die Hydraulik-Aggregate im Besonderen zu erfüllen hatten.

Platz ist Geld

Platz ist in der Fleischverarbeitung eine knappe Ressource. Die Produktion findet in klimatisierten, stark heruntergekühlten Hallen statt. Unter diesen Voraussetzungen verursacht jeder Zentimeter Raum Energiekosten. Die Grösse einer Maschine ist daher eine wichtige Komponente um Platz und damit Energie zu sparen. Gerade bei langen Prozesslinien stellt die bestehende Hallenlänge oft eine zusätzliche Herausforderung dar. Die Maschine darf bestimmte Dimensionen nicht überschreiten, muss gleichzeitig aber auch extremen Temperaturbedingungen standhalten.

© Provisur Technologies GmbH

Die Zukunft der Hydraulik ist kompakt

Diese engen Platzverhältnisse wirken sich auch auf die Hydraulik aus. Provisur stellte uns die Aufgabe, alle Bauteile in einem kompakten, definierten Gehäuse unterzubringen. Darunter fielen Komponenten wie Ventilblock, Leitungen, Zylinder, Öltank, Elektromotor und Kühlung. Die grösste Herausforderung war die Verkleinerung des Öltanks. Es gelang uns, diesen von 240 L Fassungsvermögen auf fast die Hälfte zu verkleinern. Damit fällt das HARMOS-Hydraulik-Aggregat im Ganzen kleiner und kompakter aus.

Drei Maschinen – ein Konzept

Aufgrund des hohen Kostendruckes entschied sich Provisur für ein Baukastensystem. Zielvorgabe war, die drei Maschinentypen aus möglichst vielen identischen Baukasten-Komponenten aufzubauen. Das führte zu einem harmonisierten Gesamtkonzept, das sich auch auf die Hydraulik erstreckte. Im Mittelpunkt der Entwicklungsarbeit stand der Hydraulik-Steuerblock, welcher alle kundenseitig gewünschten Funktionen beinhaltet. Mit den entsprechenden Sensoren ausgerüstet, lassen sich gleichzeitig die bei der Produktion anfallenden Ist-Werte der wichtigsten Parameter wie Druck oder Temperatur bei Bedarf online auslesen. Ergänzend wird optional ein CISS-Multisensor von Bosch zur Industrie-4.0-konformen Zustandsüberwachung verwendet.

Kontrollierte Presszyklen garantieren materialschonende Verarbeitung

Die Auslegung der Kernfunktion – die kontrollierte Bewegung von Achsen – spezifizierte Provisur durch einen Referenzprozess. Daraus leiteten wir alle erforderlichen Hydraulik-Bauteile ab, die zur Erfüllung der Achsbewegung bzw. des dreidimensionalen Pressvorgangs erforderlich waren. Vorgabe war hier - je nach Modell - eine Geschwindigkeit von sechs bis maximal 15 Presszyklen pro Minute. Damit bringt die Hydraulik das gefrorene bzw. teilgefrorene Material zunächst in Höhe und Breite, im zweiten Schritt dann in die Länge in Form. Dazu stehen maximale Presskräfte von bis zu 150 kN (ca. 15 Tonnen) je Achse zur Verfügung. Form, Fett- und Salzgehalt sowie Temperatur und Reifung des Materials bestimmen die optimale Presskraft, die je nach Rezeptur, konstant abgerufen werden kann. Damit gewährleistet die in der HARMOS-Serie eingesetzte Hydraulik-Lösung eine materialschonende Verarbeitung.

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„Schonendes“ Pressen bringt Qualität und reduziert Fehler

Kundenseitig ist eine ausgeklügelte „Hydraulik Library“ und ein leistungsfähiger Industrie-PC eingesetzt. Damit arbeiten die Bosch Rexroth Hydraulik-Lösungen als offene Systeme problemlos mit der externen Steuerung zusammen, um schliesslich das zu tun, was Formpressen am besten können: dynamisch zu pressen. Dabei verteilt sich der beim Pressen übertragene Druck auf das gefrorene Fleisch in kontrollierter Form auf die verschiedenen Achsen. Dieses „schonende“ Pressen, stellt sicher, dass das gefrorene Material nicht bricht. Der Effekt: das qualitativ beste Endergebnis, bei minimalen Fehlerquoten.

Safety on Board - Maschinensicherheit intelligent und wirtschaftlich

Angesichts der enormen Krafteinwirkung während des Pressvorgangs und der Mensch/Maschinen- Interaktionen z.B. bei der Handbeschickung der Formpresse, ist die Maschinensicherheit ein äusserst wichtiger Aspekt. Gemeinsam mit Provisur erarbeiteten wir eine Sicherheitslösung, die in der Entwicklung eines kundenspezifischen Steuerblocks auf dem Aggregat und Lasthalteblock direkt am Aktuator mündete. Aufgabe der Blöcke ist es unter anderem den Bediener, insbesondere bei der sicherheitskritischen, vertikalen Achsbewegung zu schützen und durch das kontrollierte Halten mit Hilfe redundant angeordneter Ventile in den beiden Blöcken, unbeabsichtigte Pressenbewegungen zu verhindern. Als eigentlicher Aktuator verbauten wir einen leicht modifizierten Standardzylinder aus unserem Werk in Lohr am Main. Mit den Sicherheitsfeatures leisten wir einen massgeblichen Beitrag zur Erfüllung des vom Kunden geforderten höchsten Sicherheitslevels nach der Norm ISO 13849 und der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG.

Guter „Flow“

„Gerade die Komponentenberatung, die Sicherheitsberatung als auch Logistik, Bau, Abnahme und Dokumentation des gesamten Hydraulik-Aggregates, ging alles in einem „Flow“ und war für uns natürlich sehr wertvoll“, bestätigt Heinz Burkhalter, Projektleiter und Senior Mechanical Engineer bei Provisur. Unter diesem positiven Eindruck denkt Provisur derzeit über den weiteren Ausbau des Systemgeschäfts mit Bosch Rexroth Schweiz AG nach. Dabei geht es insbesondere um weitere Technologien wie z. B. die Lineartechnik.

Ein Dankeschön geht auch an unsere Kollegen von Bosch Rexroth Österreich, welche uns bei der Entwicklung des Lasthalte- und Hydraulik-Steuerblocks unterstützt haben.

Es bleibt also weiter spannend …

Das "Winning-Team” der Bosch Rexroth Schweiz AG (v.li.): Robert Ruoss, Jan Lüthold und Marco Schmitt. © Bosch Rexroth Schweiz AG