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antriebstechnik 1-2/2017

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HYDRAULIK UND PNEUMATIK

HYDRAULIK UND PNEUMATIK 04 Kompaktachse als Plug & Play System mit aufgebautem Antriebsregler Leistungsbereich können Leichtbauelemente wie in der Pneumatik zum Einsatz kommen. Im Gegensatz zu vielen ähnlich aufgebauten hydraulischen Linearachsen, handelt es sich hierbei um eine wahre Kompaktachse. Wobei generell die Frage zu stellen ist, ob bei diesen „Kompakt“-Antrieben mehr die Kompaktheit im Sinne einer kleinvolumigen Bauweise oder die Autarkie im Sinne einer in sich geschlossenen dezentralen Plug-and-Play Komponente im Vordergrund steht. Die einfache Idee dieser Achse besteht darin, einen Hydraulikzylinder als Verbund von mehreren Zylinderkammern so aufzubauen, dass beim Einfahren und beim Ausfahren der gleiche Volumenstrombedarf gegeben ist. Es handelt sich gewissermaßen um einen Differenzialzylinder mit nur einer Kolbenstange, der ein symmetrisches Gleichgangverhalten hat und kein Pendelvolumen erzeugt. Es gibt somit keinen Tank, die jeweilige Niederdruckseite ist das Fluidreservoir. Abgesehen von dem kleinen Kompressionsvolumen befindet sich in den Verdrängerkammern in der Summe immer das gleiche Fluidvolumen. Umschaltbares Übersetzungsverhältnis ohne Getriebe Neben den vorteilhaften Merkmalen, wie der Verzicht auf den Tank, der Vermeidung von Drucksprüngen bei Geschwindigkeitsumkehr, der guten Regelbarkeit, der beliebigen Schwenkbarkeit im Raum etc., bietet der Lead-Antrieb eine weitere Möglichkeit: Durch einfaches Umschalten der Kammerverbindungen lässt sich ein Übersetzungsverhältnis von 2:1 bzw. 1,5:1 erreichen. So kann ohne Getriebe ein Eilgang realisiert werden, wobei im Gegensatz zur bekannten Eilgangsschaltung bei Differenzialzylindern hier der Eilgang in beide Fahrtrichtungen möglich ist und auch im Eilgang an jeder Position geregelt angehalten werden kann. Der mehrkammerige Verbundzylinder arbeitet wie eine hydraulische Schubstange, die von einer Pumpe getrieben wird. Die Pumpe ist direkt mit dem Elektromotor verbunden. Der Elektromotor ist damit das Stellglied des Antriebssystems, dessen Drehwinkeländerung erzeugt den Kolbenhub. Die Größen Kolbenfläche und Pumpenfördervolumen bilden die beiden Freiheitsgrade, um die hydraulische Antriebsleistung ideal auf die leistungsbildenden Größen Moment und Drehzahl zu verteilen. Der Lead kann gesteuert oder geregelt betrieben werden. Im Fall einer Regelung wird die Regelgüte entscheidend durch die Performance der gewählten Sensorik und der elektrischen Antriebsvariante beeinflusst. Die Palette reicht hier vom einfachen FU-gesteuerten Asynchronmotor bis zum hochdynamischen Servomotor. Es lassen sich Weg- und Druckregelungen als Festwert- und als Folgeregelung aufbauen. Diese Regelungen sind in den Hydac-Kinesys-Antriebreglern integriert. Sogar ein schlagfreier Wechsel zwischen Weg- und Kraftregelung im Betrieb unter Last („ablösende Regelung“) ist möglich. Gerade diese Möglichkeit einer ablösenden Regelung „on the fly“ besteht bei pneumatischen und elektrischen Standardlösungen im Normalfall nicht. Echter Vierquadrantenbetrieb – einfache Notbetätigung Dieser Linearantrieb bietet die Möglichkeit, sich bedarfsgerecht an Anforderungen spezieller Applikationen anzupassen. Die erreichbare Hublänge ist primär nur durch die mechanische Festigkeit des Verbundzylinders limitiert und damit allen anderen Alternativen überlegen. Die Komponenten in der Leistungskette Elektromotor – Pumpe – Hydrolinearzylinder sind frei konfigurierbar und können unter den verschiedensten technischen oder auch preislichen Gesichtspunkten ausgewählt werden. Die Anforderungen für die elektrische Endstufe in diesen Betriebsquadranten können durch vergleichsweise einfache Maßnahmen im hydraulischen Teil des Systems entscheidend verringert werden. Hierzu gehören hohe Anforderungen an die Positioniergenauigkeit oder große rücktreibende Lasten im zweiten oder vierten Quadranten des Leistungskennfeldes. Eine weitere Stärke dieses variablen Konzepts ist seine Robustheit. Lastschläge bei rauen Anwendungen werden von der elastischen Ölsäule aufgefangen und führen nicht zu Beschädigungen mechanischer Komponenten. Im Fall eines Ausfalls der Druckversorgung kann der Antrieb nach Betätigen eines Kurzschlussventils über eine externe Kraft in die Nullposition zurückgefahren werden. Testergebnisse bestätigen Vorteile Das Lead-Antriebskonzept bietet die Möglichkeit, Linearachsen zu realisieren, die wegen ihrer speziellen Eigenschaften für viele der o. g. Problemkonstellationen, vor allem im unteren und mittleren Leistungsbereich, eine Alternative sind und den eingangs angesprochenen „weißen Fleck“ im Angebotsspektrum bedienen kann. Dieses Antriebskonzept hat das Entwicklungsstadium verlassen und sich auf dem Prüfstand bewährt. Die Testergebnisse bestätigen die beschriebenen Vorteile. Durch geeignete Pilotanwendungen können die Antriebe im realen Einsatz ihre Leistungsfähigkeit beweisen. Bei geeigneten Stückzahlen kann auf Produktionsprozesse zurückgegriffen werden, die z. B. durch Einsatz von stranggussbasierten Bauteilen weitere große Potenziale eröffnen. Parallel dazu ist dieses Konzept eines hybriden Linearantriebs auf der Basis eines Mehrkammerzylinders nach Professor Anders Gegenstand weiterführender Untersuchungen im Rahmen eines vom VDMA geförderten Gemeinschaftsforschungsprojekts am Institut für Fluidtechnik von Professor Weber an der TU Dresden. www.hydac.com 34 antriebstechnik 1-2/2017

HYDRAULIK UND PNEUMATIK Fünfte Filtermaterialgeneration senkt Betriebskosten www.boschrexroth.de Für den ausfallsicheren Betrieb von hydraulischen Anlagen ist eine optimale Filtration des Fluidmediums von entscheidender Bedeutung. 80 % aller Ausfälle gehen auf verunreinigtes Fluidmedium zurück. Die auslösenden Partikel sind dabei mit dem bloßen Auge nicht erkennbar. Neue Filtermedien der fünften Generation von Rexroth halten diese Verunreinigungen zuverlässig zurück. Gleichzeitig senken sie die Betriebskosten durch eine deutlich verlängerte Standzeit der Filterelemente. Erstmals rüstet darüber hinaus ein Hersteller alle Filterelemente in Normgrößen grundsätzlich mit einem Antistatik-Vlies aus. Das verhindert schädigende elektrische Entladungen bei zink- und aschefreien Hydraulikölen. Die neu entwickelten Filterelemente sind serienmäßig mit einem zusätzlichen leitfähigen Vlies ausgestattet. Dieses sorgt für einen Ladungsaustausch zwischen Öl und Filtermaterial und reduziert damit das Risiko der elektrostatischen Auf- und Entladung im Filter. Funkenfreier Betrieb WIR STEHEN AUF ELEKTRISCHE ANTRIEBE Ein kompakter Druckluftmotor für explosionsgefährdete Anwendungsgebiete mit hohem Wirkungsgrad und Flexibilität ist der Huco Dynatork 3. Dieser gewährleistet einen funkenfreien Betrieb und eignet sich so für den Einsatz in der Atex-Zone 1, z. B. für Anwendungen in der Holzverarbeitung, Mineralölindustrie, Papier- und Beschichtungsindustrie, Lebensmittelverarbeitung und aufgrund erschwerter Ortbarkeit auch in der Verteidigungsindustrie. Seine Technologie mit frei beweglichen Kolben minimiert die Leckluftmenge am Kolben. Sie sorgt dafür, dass der Großteil der in der Druckluft vorhandenen Energie in Bewegung umgewandelt wird. Ein integriertes Drehventil beaufschlagt die einzelnen Kolben jeweils mit bis zu 6,89 bar Luftdruck und ermöglicht eine unmittelbare Drehmomentübertragung. Darüber hinaus kann der Motor mit Drehmomentsensoren ausgestattet werden. Die somit mögliche automatische Regelung erlaubt eine präzise Positionierung ohne teure Steuerelektronik. breites Produktspektrum schnelle Installation einfache Bedienung Mehr Flexibilität für Ihre Produktion bieten unsere elektrischen Antriebe mit einer großen Bandbreite an Geschwindigkeiten, Hüben und Nutzlasten. Die neue Präzisionsausführung LEJSH ermöglicht eine Positioniergenauigkeit von ± 0,01 Millimetern. Gestalten Sie mit uns Automatisierungslösungen der Zukunft! www.smc.de • www.smc-iac.de www.huco.com

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