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DC/ESS21 | 04.09.2017
© Bosch Rexroth AG 2017. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.1
SHA Servo-Hydraulic Actuator – SHA
Topology
Solution matrix
System structure
Operating principle
Technical framework
Designs
Advantages/benefits
Success stories
References
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
DC/ESS21 | 04.09.2017
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TopologyLinear single actuator
Electro-mechanical - EMCElectro-hydraulic
Distributed designCompact design
Double rod cylinder – Multiple-area principleSingle rod cylinder Industry-specific
Open system (Atmosphaeric reservoir)Closed system - SHA
Single rod Double rod cylinders – multi-chamber principle (X=Y+Z)
cylinder Double rod Synchronous Discrete multi-chamber Tandem Integrated multi-chamber
A1 B1 …
A2
…
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Solution matrix
X Y
X Y
Z
Hydraulics
System with key competencies of Bosch Rexroth
Control
SoftwareSensors
Elektrics
System structure A1 – CompetenciesServo-Hydraulic Actuator – SHA
DC/ESS21 | 04.09.2017
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Fluid
3 ~
3 ~
Firmware
Control
section
Function
PFC
IndraWorks
Electrical
accessories
Hydraulics
System based on proven components from Bosch Rexroth
Control
SoftwareSensors
Electrics
System structure A1 – Components Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Electrical
accessoriesFluid
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Operating principle A1
Cylinder retracting:
The pump displaces fluid from B to A. During
retracting, the effective area is X2. The fluid
of piston chamber X1 flows via the pump
to annulus chamber X2. The differential volume
of piston rod X3 is displaced into
the accumulator.
Cylinder extending:
The pump displaces fluid from A to B. During
extending, the effective area is X1.
The fluid flows from annulus chamber X2 via
the pump into piston chamber X1. The differential
volume of piston rod X3 is displaced from the
accumulator to piston chamber X1. v
X1
X2
X3
v
X1
X2
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Technical framework A1Force [kN]
25 50 100 250 500 750 1000 1500 2000 2250 2500
Velo
city
[mm
/s]
25
50
100
200
300
400
500
600
700
800
Preferred types (Standard pipe connection)
Scope of total performance
Basis: CSH1/3 cylinder: maximum force (@ 250/300 bar) and maximum velocity (flow velocity of 5 m/s in pipe connection), HCS converter, MSK and MS2N motors, A10FZG pumps
Either force or velocity is possible, not both at a time; see details for force at max. velocity
250 kN
100 mm/s
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Designs
Full or partial integration of cylinder and
motor/pump unit with the hydraulic block
Optimized in terms of installation space
Connection of the
standard cylinder
and the standard
motor/pump unit
to the hydraulic
block by means of
hose assemblies
or pipes
Flexibility
Compact Distributed
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Advantages/Benefits
High actuating forces –
hydraulic operating principle
Robustness – long service life
Simple overload protection –
pressure relief valves
Ready-to-install solution –
pre-assembled, filled and
with few interfaces
Easy startup –
Plug & Run
Low maintenance effort –
closed system, diagnoseable
Energy-efficient operation –
power on demand
I4.0-capability – open
Self-contained, separated from
central hydraulics – flexibility
Bosch Rexroth –
key components connected
within the system
Advantages by hydraulics System advantages
Time savings through fast and
easy installation and startup
High machine uptime
Reduced operating and
maintenance costs (energy,
insurance)
Cost savings through open
standards in the control concept
Efficient engineering –
construction kit principle
Bosch Rexroth – custom system
solutions, world wide service
Benefits
High precision and dynamics –
servo-motors and converters
Connectivity –
flexible connection to bus
Easy of control and diagnostics –
technology function PFC* with
monitoring and protection functions
Advantages by electrics
* PFC: PositionForceControl
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Application examples
Bending
Moving
Folding
Pressing
Lifting
Handling
Punching Closing
Stamping Positioning
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Hannover Fair 2017
Schematic diagram of execution: Requirement profile - load profile:
SHA A1SHA E1 SHA E1 SHA A1
Linear actuatorTandem cylinder
CVSHA 80/40-40/28/330
Standard single rod cylinder
CSH1 63/40/330
Pump A10FZG 010 A10VZG 028 (EZ4)
Synchronous motor MS2N07 MS2N07
Converter HCS01.1-0054 HCS01.1-0054
Hydraulic block Compact Distributed
Compensating tank HAD1,0 HAD2,8
SHA E1 SHA A1
Max. Force F [kN] 107 @ 250bar
120 @ 280bar78 @ 250bar
Max. velocity v
[mm/s]
Rapid = 380
Pressing = 105 280 *
SHA A1SHA E1
Large forces, high velocities, energy efficiency and durability of hydraulics with very low oil volume, paired with dynamics & precision of
electrics with flexible networking capability through the use of standard components according to the construction kit principle
Modell
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Application – Food Processing Industry
Schematic diagram of execution A1:
Components SHA A1 (distributed):
2x single rod cylinder CSH3 40/28/156
2x pump A10FZG 008
2x synchronous motor MSK071E-0300
2x converter HCS02.1-0054
Technology function PFC
1x Hydraulic block (filter, cooler, T and p sensors,
compensating tank HAD1,0 und valves)
Requirement profile - load profile: Max. force = 30 kN (approx. constant)
Max. velocities, retracting 500 mm/s; extending 265 mm/s
A1
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Application – Hydro-Erosive Grinding
Schematic diagram of execution A2:
Components SHA A2 (kompakt):
Single rod cylinder CSH1 100/46/500
Pump A10VZG 028 (EZ4)
Synchronous motor MS2N07-E0BQ
Converter HCS03.1-0070
Control technology based on MLC
Hydraulic block (filter, cooler, T and p sensors,
compensating tank HAD3,5 and valves)
Requirement profile - load profile:
Max. force = 140 kN (approx. constant)
Max. velocities, rapid 200 mm/s; pressing 80 mm/s
A2
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Application – Surface Grinding Machine
Schematic diagram of execution A3:
Components of SHA A3 (distributed) -
open hydraulic circuit
Single rod cylinder CSH1 80/56/2700
Pump PGH55 RL 100/63
Synchronous motor MSK101E-0300 (FN)
Control cabinet, incl. converter HCS03.1-0100, with
technology function PFC, MLD-based
Hydraulic power unit (filter, cooler, T + p sensors, valves)
Requirement profile - load profile:
Max. force = 27 kN (approx. constant)
Max. velocities, retracting/extending 750 mm/s
A3
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Application – Compressor Drive
Schematic diagram of execution B1:
Components SHA B1 (compact):
Double rod cylinder CGS 63/32/200
Pump A A10FZG010
Synchronous motor MSK101D-0300
Control cabinet, including converter HCS03.1-0070
Application software
Hydraulic block (filter, T and p sensors,
compensating tank, and valves)
Requirement profile - load profile:
Max. force at both ends = 79 kN
Nominal force at both ends = 69 kN
Actuating time per double stroke 2.0 ±0.1 s
Repeatability ≤ 0.4 mm
B1
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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Application – Riveting Presses
Schematic diagram of execution E1:
SHA E1 mit with area switching and safety technology (compact): Tandem cylinder CVSHA 200/110-110/70/300 Pump A10FZG010 Synchronous motor MS2N07-D0BRN Converter HCS03.1E-0070
SW including technology function PFC Hydraulic block (filter, cooler, T and p sensors,
compensating tank, and valves)
Requirement profile - load profile:
Max. force = 800 kN
Max. velocities 300 mm/s, rapid advance 75 mm/s;
pressing speed 15 mm/s
E1
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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References - Publications by customers
Frey & Co. GmbH
Fluid 10/2015
HAHN Automation
Prüfstände
SMS Group GmbH O+P
Fluidtechnik 11-12/2016
https://www.boschrexroth.com/de/de/branchen/anlagenbau-und-engineering/umformende-werkzeugmaschinen-und-pressen/referenzen/hahn-automation/hahnautomationhttps://www.boschrexroth.com/de/de/branchen/anlagenbau-und-engineering/umformende-werkzeugmaschinen-und-pressen/referenzen/hahn-automation/hahnautomationhttps://www.fluid.de/hydraulik/frey-setzt-autarke-elektrohydraulische-servoachsen-von-rexroth-ein-103.htmlhttps://www.fluid.de/hydraulik/frey-setzt-autarke-elektrohydraulische-servoachsen-von-rexroth-ein-103.html
Servo-Hydraulic Actuator – SHA
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© Bosch Rexroth AG 2017. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.18
sha@boschrexroth.de
www.boschrexroth.de/sha
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