Das Smart PID System von FLUDICON umfasst das Dämpfungssystem RheDamp® mit dem ER-Fluid RheOil®, Leistungsverstärker sowie Hardware und Software.
Der typische Aufbau eines Smart PID Systems von FLUDICON umfasst die folgenden Komponenten:
Ein Smart PID System von FLUDICON besteht aus mindestens einem adaptiven Dämpfer RheDamp und einem Leistungsverstärker, in dem das Sensorsignal in eine Spannung umgesetzt und in den RheDamp übertragen wird. Je nach Größe dieser Spannung variieren auch die ausgeübten Kräfte - innerhalb von Millisekunden und über einen weiten Verstellbereich. Aufgrund der hohen Dynamik dieser Lösung lassen sich mechanische, pneumatische oder hydraulische Systeme hervorragend regeln, steuern und kontrollieren.
Typische Anwendungen sind:
Da die Reaktionszeit eines RheDamp nur wenige Millisekunden beträgt, verändert sich die Dämpfungscharakteristik ebenfalls innerhalb dieses kleinen Zeitraums. Das heißt, auch hochdynamische Prozesse sind regelbar. Entscheidender Vorteil ist, dass für die Einstellung der Dämpferkraft nur ein elektrisches Signal an den RheDamp übermittelt werden muss. Das ermöglicht auch die Einbindung in eine SPS-Steuerung; die aufwändige Einstellung eines Dämpfers von Hand ist nicht mehr notwendig.
Die Eigenschaften des RheDamp Systems:
Der RheDamp besteht aus einem bewegten Kolben und einem feststehenden Gehäuse. Zwischen Kolben und Gehäuse befindet sich ein Ringspalt. Die beiden Kammern sind mit dem elektrorheologischen Fluid RheOil gefüllt.
Wird der Kolben mit der Kolbenstange bewegt, so strömt das Fluid durch den Ringspalt von einer Kammer in die andere. Diese rein hydraulische Strömung ist bereits ohne elektrisches Feld verlustbehaftet und bewirkt eine Kraft entgegen der Bewegungsrichtung. Ohne angelegte Spannung wird von der so genannten Grunddämpfung gesprochen. Das heißt, auch bei Ausfall der Versorgungsspannung ist eine Restdämpfung sichergestellt. Wird ein elektrisches Feld am Ringspalt angelegt, bewirkt dies nur dort eine unmittelbare Veränderung der Fließeigenschaften des elektrorheologischen Fluids. Der Strömungswiderstand durch den Ringspalt erhöht sich, wodurch die Dämpfungskräfte ansteigen. Je nach Höhe der angelegten Spannung lässt sich die Dämpfungscharakteristik zwischen einer betont weichen Kennung bis hin zu einer sehr harten Dämpferkennung variieren (siehe folgendes Bild).
Komponenten in der Produktion sind häufig Anforderungen unterworfen, die eine schnelle Anpassung notwendig machen. In der Pneumatik ist dies bislang aber nur selten möglich. Die Positionierachse RheAxis hingegen, eine Kombination aus Pneumatikzylinder und elektrorheologischem Dämpfer, kann innerhalb weniger Millisekunden präzise kontrolliert und geregelt werden. Eine Lösung, die aus einer Standardpneumatik ein dynamisches und präzise zu regelndes System macht. Das ermöglicht nicht nur die leichtere Umsetzung anspruchsvoller Konstruktionen sondern auch deutlich wirtschaftlichere Lösungen, die zudem ohne Verschleiß arbeiten.
Die Intelligenz von RheAxis liegt sowohl im elektrorheologischen (ER) Fluid, als auch in der intelligenten Hardware. Fluid und Verstärker sind in der Lage innerhalb von Millisekunden den Dämpfungszustand im ER-Zylinder gezielt anzupassen. Hierzu berechnet ein Mikroprozessor alle zwei Millisekunden die ideale Dämpferspannung, um ausgehend vom aktuellen Bewegungszustand der Achse die vorgegebenen Sollwerte für Position und Geschwindigkeit zu erreichen. Die aktuelle Position erhält der Prozessor über das Signal eines Positionssensors, der entweder ebenfalls integriert oder extern angebracht ist.
Bei einem Großteil der heute angebotenen Fluiddämpfer ist eine Ausstell- bzw. Rückstellkraft der Kolbenstange vorhanden. In vielen Anwendungen ist dies jedoch nicht erwünscht. Hier bietet der Fluiddämpfer RheDamp Syn eine effiziente Lösung an. Er kann praktisch in jeder Dämpferposition betrieben werden – ohne Rückstellkraft. Daraus resultiert eine absolut symmetrische Charakteristik der Dämpfungskennlinie in Zug- und Druckrichtung ohne störenden Federanteil.
Der neue Fluiddämpfer ist eine Weiterentwicklung der bewährten RheDamp Baureihe. Die typischen Eigenschaften dieser Serie sind die exzellente Regelung innerhalb von Millisekunden, das Stoppen und Halten des Zylinders an beliebigen Positionen sowie der präzise Einstellbereich der Dämpfungskraft. Darüber hinaus ist eine Regelung nach beliebigen Parametern wie Weg, Geschwindigkeit und Kraft möglich. Selbstverständlich kann der neue RheDamp Syn sowohl autark, als auch in bestehenden Maschinensteuerungen eingesetzt werden.
Eine wesentliche Komponente der ER-Systeme sind die Leistungsverstärker und die Geräte für Laboranwendungen mit bis zu 120 W Ausgangsleistung und einer Ausgangsspannung bis zu 6 kV.
Die modulierbare kurzschlussfeste Hochspannung wird in den Verstärkern mit einem speziellen Flyback-Wandler erzeugt, der mit einer patentierten Steuer- und Regelschaltung betrieben wird. Ausgangsspannung und Laststrom sind an Monitorausgängen messbar. Der Wirkungsgrad liegt über 80 % und die Reaktionszeiten für Spannungsanstieg und -abfall unter einer Millisekunde.
RheCon: Laborverstärker der Spitzenklasse mit Maximalleistung 120 W, maximale Spannung 6 kV
DampCon 40 P: Leistungsverstärker mit integriertem Controller für fortgeschrittene Anwendungen mit Maximalleistung 40 W, maximale Spannung 4 kV
DampCon 16: Leistungsverstärker mit Maximalleistung 16 W, maximale Spannung 4 kV
Datenblätter