TECHNOLOGIE

Der Fa. Hyprostatik stehen exklusiv umfangreiche und vielfach geprüfte Berechnungsprogramme für die Berechnung und Optimierung von Linearführungen, Spindel-lagerungen, Rundtischen, Mittenlagerungen und Sonderausführungen zur Verfügung. Mit diesen Programmen können nicht nur die Daten hydrostatischer Komponenten gegenüber statischen Belastungen wie Steife, Belastbarkeit , Belastungsreserve, Reib- und Pumpenleistung minimale Spaltgröße bei Maximalbelastung …., sondern auch Dämpfungswerte in abhängig von der Erregerfrequenz wie Energieabsorbtionsleistung, Schwingamplituden …. berechnen und also optimieren.

– Folgende hydrostatische Komponenten können berechnet und optimiert werden:

– Zylindrische hydrostatische Radiallager mit Definition der Lagerung für eine vorgegebene radiale Lagersteife und eine vorgegebene maximale radialen Belastung

– Hydrostatische Axiallager auch mit zwei gegeneinander wirkenden Lagern mit Definition nicht nur der Axialsteife und -belastbarkeit, sondern auch der Momentsteife und -belastung sowie der Schiefstellung aufgrund der gegebenen Momentbelastung sowie der minimalen Spaltgröße bei maximaler Momentbelastung

– Komplette Spindellagerungen mit Berechnung der Lagerbelastungen, des Anteils der vorderen und hinteren Lagerung, des Spindelteils zwischen den beiden Radiallagern und des ausragenden Spindelteils an der radialen Nachgiebigkeit am Angriffspunkt einer radialen Belastung. Weiter die Schiefstellungen der Spindel in den beiden Radiallagern, den optimalen Lagerabstand oder die Daten für einen vorgegebenen Lagerabstand

– Rundtische
Die Lagerung von Rundtischen besteht in der Regel aus nur einem Radiallager und einem „doppelten“ Axiallager, welches die Axial- und Momentbelastungen aufnimmt. Da wir mit unseren Berechnungsprogrammen auch die Belastbarkeit einer Axiallagerung und deren Momentsteife berechnen können, ist es uns möglich, optimale Rundtischlagerungen für vorgegebene Radial-, Axial- und Momentbelastungen sowie verschiedene, auch hohe Drehzahlen zu definieren und hierbei, neben anderen Daten auch die zu erwartende Radial-, Axial- und Momentsteife anzugeben.

– Linearführungen
Für Linearführungen können wir mit unseren Berechnungsprogrammen auch einzelne Taschen ohne Umgriff berechnen. Solche Taschen können nur für die Führung von Schlitten eingesetzt werden, welche durch ihr Eigengewicht auf dem Maschinenbett gehalten werden. Mittels unseren PM-Reglern erhalten wir vielfach auch ohne einen Umgriff eine hohe Steife. Die Steife solcher Schlittenführungen kann ohne Umgriff durch große, fluidumspülte Taschen zwischen den Hydostatiktaschen, aus welchen wir mittels einer kleinen Strahlpumpe Fluid absaugen und dadurch einen Unterdruck von ca. 0,9 bar in diesen Taschen erzeugen, verdoppelt oder mehrfach erhöht werden. Genügt trotzdem die Steife nicht oder sind abhebende Kräfte zu kompensieren, so sind Führungen mit Umgriff, also mit zwei gegeneinander wirkenden Taschen erforderlich. Auch für solche Taschenpaare stehen Computerberechnungsprogramme zur Verfügung, mittels derer alle relevanten Daten gegenüber statischer und dynamischer Belastung solcher Taschenpaare berechnet werden.

Mittels dieser Programme, mit welchen alle relevanten Daten hydrostatischer Komponenten mit hoher Präzision berechnet werden können, ist es möglich, hydrostatische Komponenten gegenüber statischen und dynamischen Belastungen (Dämpfung) optimal zu gestalten.

Nach unserem Kenntnisstand stehen die PM-Regler in ihrer verschleiß- und hysterese-freien, rein mechanisch nur durch den Differenzdruck zwischen dem Eingangsdruck (= Pumpendruck) und dem Ausgangsdruck (=Taschendruck) gesteuerten Ausführung nur uns zur Verfügung. 

Dieser Regler misst zunehmend belasteten Hydrostatiktaschen einen höheren, entlasteten Taschen aber einen geringeren Ölstrom zu. Der Ölstrom durch den Regler wird also mit kleiner werdendem Differenzdruck über den Regler größer, mit größerem Differenzdruck über den Regler kleiner.

Durch den Regler wird also stärker belasteten Hydrostatiktaschen ein höherer, geringer belasteten Taschen ein verminderter Ölstrom zugemessen.

Dieses Verhalten wird mittels zwei Drosselstellen in jedem Regler erreicht, von welchen eine mittels einer elastischen, hysterese- und verschleißfreien Verformung den Differenzdruck über die zweite Drosselstelle in der gewünschten Weise modifiziert, so dass dieses gewünschte Verhalten der Regler erreicht wird.  

Konkurrenten wenden üblicherweise anstelle des Reglers Kapillaren an. 

Die Steife hydrostatischer Komponenten mit Kapillaren ist vielfach ungenügend. Mittels unserer PM-Regler kann gegenüber Kapillarenlösungen vier bis fünffache Steife erreicht werden. Hierdurch sind vielfach höhere Steifen wie mit Wälzelementen möglich und auch Führungen ohne Umgriff, wobei wir schon seit Jahrzehnten eine Lösung mit Unterdrucktaschen zwischen den Hydrostatiktaschen anbieten, aus welchen mit einer einfachen Strahlpumpe Öl abgesaugt wird, wodurch ein Unterdruck von ca. 0,9 bar erzeugt wird und bei manchen Lösungen kein Umgriff benötigt wird. Auch ist es aufgrund dieser hohen Steife nur uns gelungen, einen Gewindetrieb mit hydrostatisch gelagerter Mutter zu entwickeln und zu liefern, welcher vom WBK Karlsruhe mit gegenüber gleich großen Kugelgewindetrieben doppelter Steife zwischen Mutter und Gewindespindel vermessen wurde.

Der größte bisher gelieferte Gewindetrieb ist mit einem Spindeldurchmesser 125 mm für 340 kN zulässige Belastung ausgelegt und in einer Räummaschine in Untertürkheim eingesetzt. Der erste dieser Gewindetriebe wurde nach ca. 9 Jahren irreparabel beschädigt, nach dem die Steuerung der Maschine ausgefallen ist und der Motor die Maschine demoliert hat. Sein Nachfolger ist seit ca. 7 Jahren im Einsatz.

Hydrostatische Komponenten vermeiden die Berührung zwischen bewegten und stationären Maschinenteilen. Dadurch wird Verschleiß verhindert, wodurch folgendes erreicht wird:

– Die Komponenten behalten ihre Funktion und Präzision über die gesamte Nutzungsdauer, also über Jahre und Jahrzehnte, unverändert bei

– die Verfügbarkeit und Produktivität wird gesteigert

– die Nutzungs- und Lebensdauer wird deutlich verlängert

– die Ausfall- und Instandhaltungskosten werden deutlich vermindert

– Die Reibkraft ist auch bei schwersten Maschinenteilen sehr klein und streng proportional der Geschwindigkeit. Dadurch werden insbesondere bei Umkehr der Bewegungsrichtung eine Linearschlittens Positionsfehler vollkommen vermieden und auch Schleppfehler sind nahezu ausgeschlossen. Positionsfehler von Linearführungen und auch Rundtischen werden so weitgehend vermieden und die Bahntreue dieser Komponenten ist sehr hoch.

– Stick-Slip wird auch bei hohen Belastungen zuverlässig vermieden

– Schlittenantriebe sind praktisch nur für ausreichende Beschleunigungen und Bearbeitungskräfte auszulegen und also aufgrund der vernachlässigbar geringen Reibkraft kleiner und kostengünstiger zu definieren

– Die Schwingungsdämpfung von von uns optimierten hydrostatischer Komponenten ist in der Regel eine Zehnerpotenz, vielfach insbesondere bei niedrigen Erregerfrequenzen auch mehrere Zehnerpotenzen höher wie die von Wälzelementen.
Hyprostatik optimiert mittels seiner Berech-nungsprogramme die Dämpfung, wodurch die entscheidende „Dämpfungsabsorbtions-leistung“ auch gegenüber nicht optimierten hydrostatischen Komponenten durchaus zehnfach größer wird. 

– Verständlich wird dies, wenn man weiß, das die Dämpfkraft bei höheren Erreger-frequenzen proportional der Viskosität und der dritten Potenz der Stegbreite sowie umgekehrt proportional der dritten Potenz der Spalthöhe ist. Durch optimale Wahl insbesondere der Stegbreiten und Spaltgrößen kann also die Dämpfkraft in sehr hohem Maße optimiert werden.

– Durch eine hohe Dämpfung, also besser Dämpfungsabsorbtionsleistung ergibt sich höhere Universalität, da aufgrund höherer Oberflächenqualität, Dämpfung und Formgenauigkeit der Werkstücke breiterer Einsatz und eventuell auch Hartbearbeitung möglich ist, da das regenerative Rattern weitgehend vermieden wird.

Ihre Vorteile:

• höherer Qualität der Werkstückoberfläche
• höherer Werkzeugstandzeit und
• höherer Grenzzerspanungsleistung

Ihre Vorteile

• gebrauchsdauerunabhängigen Maschineneigenschaften
• größerer Verfügbarkeit der Maschinen
• geringeren Instandhaltungskosten
• längerer Maschinenlebensdauer und
• geringeren jährlichen Maschinenkosten

• Ihr Vorteil: höherer Werkstückgenauigkeit

• Vermeidung von Bahnfehlern auch bei Umkehr der Bewegungsrichtung von Schlitten,
• Vermeidung von Stick-Slip Effekten und höchster Positioniergenauigkeit und Bahntreue auch bei sehr großen Schlittengewichten und kleinsten Wegen auch in wechselnden Richtungen.

• höherer Oberflächengüte und größerer Werkstückgenauigkeit.

Da Verschmutzungen bei der Hydrostatik überwiegend durch Öl ausgeschwemmt werden, und nicht wie bei Wälzlagerungen und -führungen in die Laufbahnen eingewalzt werden, profitieren unsere Kunden durch: 

• höherer Funktionssicherheit
• gebrauchsdauerunabhängigen Maschineneigenschaften
• größerer Verfügbarkeit der Maschinen
• geringeren Instandhaltungskosten und
• längerer Maschinenlebensdauer und
• geringeren jährlichen Maschinenkosten

Ihre Vorteile:

• Freiräume bei der Konstruktion
• angrenzende Komponenten können größer dimensioniert werden und
• bei gleicher Leitungsfähigkeit werden kleinere Komponenten möglich.

Ihre Vorteile:

• Rundlauf hydrostatischer Lagerungen und die Linearität hydrostatischer Führungen sind besser als die der Führungsflächen selbst.

Ihr Vorteil:

• höherer Qualität der Werkstückoberfläche
• höherer Werkzeugstandzeit und
• höherer Grenzzerspanungsleistung

Ihre Vorteile:

• gebrauchsdauerunabhängigen Maschineneigenschaften
• größerer Verfügbarkeit der Maschinen
• geringeren Instandhaltungskosten
• längerer Maschinenlebensdauer und
• geringeren jährlichen Maschinenkosten

Ihre Vorteile:

• höherer Werkstückgenauigkeit
• geschwindigkeitsunabhängigen Spalthöhen
• drehzahlunabhängiger Steife

Hydrostatische Führungen und Lagerungen sind im Gegensatz zu Gleitführungen und Gleitlagerungen dauerhaft spielfrei.

Die Reibung hydrostatischer Führungen ist Zehnerpotenzen geringer und proportional der Geschwindigkeit. Im Gegensatz zu Gleitführungen wird durch die Hydrostatik ein Kraftsprung bei Umkehr der Bewegungsrichtung und auch der Stick-Slip-Effekt vermieden.

mehrfach höhere Positioniergenauigkeit und Bahntreue von Führungen, insbesondere bei Umkehr der Bewegungsrichtung,

• höhere Verfahrgeschwindigkeiten oder Umfangsgeschwindigkeiten möglich

Ihre Vorteile:

• höheren möglichen Drehzahlen
• geringerem Wärmeeintrag

Die Maschine kann durch Zuführung von gekühltem Öl temperiert werden. Ihre Vorteile:

• bessere thermische Stabilität der Maschine

Da Verschmutzungen bei der Hydrostatik überwiegend durch Öl ausgeschwemmt und nicht wie bei Wälzlagerungen und -führungen in die Laufbahnen eingewalzt werden, führt zu. Ihre Vorteile:

• Höhere Funktionssicherheit
• gebrauchsdauerunabhängige Maschineneigenschaften
• größere Verfügbarkeit der Maschinen
• geringere Instandhaltungskosten und
• längere Maschinenlebensdauer und
• geringere jährlichen Maschinenkosten

• Der Rundlauf hydrostatischer Lagerungen und die Linearität hydrostatischer Führungen sind besser als die der Führungsflächen selbst.

• 4-5 fache Steife bei vergleichbaren Daten,
• deutlich reduzierter Ölbedarf,
• niedrigerer notwendiger Pumpendruck durch die hohe Ausnutzung des Pumpendrucks,
• deutlich kleinere notwendige Pumpen- und Motorleistung
• Einstellung der Steife durch unterschiedliche Vorspannung bei Umgriff-Lösungen.

• häufig kann auf einen Umgriff verzichtet werden, wenn die Belastungsrichtungen dies zulassen, da mit PM-Reglern der Umgriff nur zur Erhöhung der Steife vielfach nicht notwendig ist.
• Bei Führungen ohne Umgriff kann die Steife zusätzlich durch Unterdrucktaschen deutlich erhöht werden.
• An Führungen mit Umgriff kann die Steife der Führung weitgehend unabhängig von der Belastbarkeit durch unterschiedliche Vorspannung eingestellt werden.

• mehrfach geringere Verlustleistung,
• wesentlich höhere Maximaldrehzahl,
• höhere Steife und Dämpfung,
• auch schnell laufende Spindellagerungen können hoch belastet werden,
• höhere Funktionssicherheit.

• Erst durch Einsatz unserer PM-Regler anstelle von Kapillaren können gleiche oder bessere Steifen als die der Kugelgewindetriebe erreicht werden, obwohl die Größe der Taschenflächen begrenzt ist. Somit sind PM-Regler Voraussetzung für die Herstellung funktionstauglicher hydrostatischer Gewindetriebe.
• Hohe Axialbelastungen sind möglich, da mit PM-Reglern bei Umgriff-Lösungen bis zu 80% des Pumpendrucks als Differenzdruck wirken.

• mehrfach geringere Verlustleistung,
• reduzierte Verlagerung,
• höhere Funktionssicherheit,
• wesentlich höhere Maximaldrehzahl,
• auch schnell laufende Spindellagerungen können hoch belastet werden.