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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

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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

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Servo-Hydraulic Actuator – SHA

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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

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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

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Solution matrix

X Y

X Y

Z

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Hydraulics

System with key competencies of Bosch Rexroth

Control

SoftwareSensors

Elektrics

System structure A1 – CompetenciesServo-Hydraulic Actuator – SHA

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Fluid

3 ~

3 ~

Firmware

Control

section

Function

PFC

IndraWorks

Electrical

accessories

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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