antriebstechnik 4/2020

LINEARTECHNIK AKTUATOREN

LINEARTECHNIK AKTUATOREN ELEKTROMECHANISCHE KOMPONENTEN FORDERN FLUIDTECHNIK HERAUS Mit einer neuen Generation elektromechanischer Aktuatoren will Ewellix Anwender überzeugen, Hydraulik- und Pneumatikzylinder in einer Vielzahl anspruchsvoller Anwendungen zu ersetzen – sowohl in der Fabrikautomation als auch bei mobilen Maschinen. Der Lineartechnik- Anbieter hebt nicht nur die Leistung, sondern auch die Wirtschaftlichkeit eines solchen Umstieges hervor. Marcus Hertlein-Gaedicke ist Product Manager High Performance Actuator bei der Ewellix GmbH in Schweinfurt Elektromechanische Systeme sind kleiner und leichter als ihre fluidtechnischen Pendants. Große Pumpen, Akkumulatoren, Öltanks und Rohrleitungen entfallen, da der Motor direkt mit dem Aktuator verbunden ist. Die Systeme kommen ohne druckbeaufschlagtes Öl aus – das verringert das Risiko von Bränden, Umweltverschmutzung und Arbeitsunfällen. Zudem arbeiten sie leiser als fluidtechnische Anlagen. Elektromechanische Systeme bringen darüber hinaus erhebliche Leistungsvorteile. Sie können mit einem breiteren Drehzahl- und Leistungsbereich arbeiten als hydraulische Anlagen und bieten eine höhere Positioniergenauigkeit bei gleichbleibender Leistung. Die Viskosität von Hydraulikölen kann sich abhängig von Laufzeit und Temperatur ändern, was sich negativ auf die Maschinenleistung auswirkt. Elektromechanische Systeme dagegen arbeiten durchgehend mit präzisen Toleranzen. Die beweglichen Teile basieren auf einer bewährten Wälzlagertechnologie. Dadurch ist es möglich, ihre Lebensdauer unter bestimmten Betriebsbedingungen vorherzusagen. Da keine zusätzlichen Steuerventile und weiteres Zubehör benötigt werden, lassen sich elektromechanische Aktuatoren ganz einfach in die elektronische Steuerung einer Maschine integrieren. Nimmt man darüber hinaus ihr schnelles Ansprechverhalten sowie ihre Positionierund Wiederholgenauigkeit dazu, erleichtern elektromechanische Systeme ihren Anwendern das Programmieren komplexer Bewegungen und den Bau von Maschinen, die sich schnell an unterschiedliche Prozessanforderungen anpassen lassen. 16 antriebstechnik 2020/04 www.antriebstechnik.de

| AT12-14G | HÖHERER ANSCHAFFUNGSPREIS MIT EINSPARPOTENZIAL Der Anschaffungspreis einer elektromechanischen Anlage liegt zwar höher als bei hydraulischen Maschinen, betrachtet man jedoch die Gesamtkosten über den kompletten Lebenszyklus, zeigt sich ein anderes Bild: Elektromechanische Aktuatoren bieten Einsparpotenziale, die die höheren Anschaffungskosten mehr als ausgleichen. Dafür sind Faktoren verantwortlich, wie Energie effizienz, reduzierte Wärmeentwicklung, kürzere Zykluszeiten, verbesserte Materialausnutzung, eine erhöhte Betriebszeit sowie die einfachere Wartung. Elektromechanische Anlagen überzeugen durch Energieeffizienz. Hydraulische Systeme verlieren an mehreren Stellen Energie, zuerst bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Bewegung zum Antrieb der Hydraulikpumpe. Dazu kommen Verluste in der Pumpe selbst, durch Flüssigkeitsreibung in den Übertragungsleitungen und im Aktuator. Insgesamt gibt ein Hy drauliksystem nur etwa 44 % seiner Antriebsleistung ab. Elektro mechanische Anlagen hingegen verlieren nur aufgrund der Grenzen des Motorwirkungsgrads und durch Reibung in den Getriebe- und Antriebskomponenten Energie. Ein elektromechanischer Aktuator überträgt i. d. R. 80 % seiner Eingangsleistung. Darüber hinaus müssen Hydraulikpumpen in den meisten Anwendungen kontinuierlich laufen, um eine angemessene Reaktionszeit der Maschine zu gewährleisten. Die Leistungsaufnahme elektromechanischer Aktuatoren bei Nichtgebrauch ist Null, und auch im Betrieb ruft er seinen maximalen Energiebedarf immer nur für einen kurzen Moment ab. Damit können sich die höheren Anschaffungskosten elektrischer Systeme allein durch Energieeinsparungen in wenigen Monaten amortisieren. Die in hydraulischen Maschinen verlorene Energie wird in Wärme umgewandelt. In Präzisionsanwendungen, etwa bei der Herstellung von Kunststoffprodukten, muss diese Wärme mithilfe von Kältemaschinen abgeführt werden. Das erhöht den Gesamtenergiebedarf. Elektrisch betriebene Maschinen verfügen hingegen über eine reduzierte Wärmeentwicklung. Aufgrund ihres höheren Wirkungsgrades werden nur etwa 35 % der Kühlenergie einer hy draulischen Lösung benötigt. GERINGE ZYKLUSZEITEN, GENAUES ARBEITEN AM MATERIAL Elektromechanische Aktuatoren haben kürzere Zykluszeiten. Durch die höhere Geschwindigkeit und verbesserte Steuerbarkeit können die Maschinen schneller arbeiten und mehr Leistung bringen, z. B. beim Roboter-Punktschweißen in der Automobilindustrie. Zwischen den einzelnen Schweißpunkten muss die am Roboterarm angebrachte Zange geöffnet werden, damit der Arm an die nächste Schweißstelle rücken kann. Fluidtechnische Systeme öffnen die Zange nach jedem Schweißvorgang vollständig. Elektro mechanische Anlagen hingegen können so programmiert werden, dass sie sich gerade so weit öffnen, damit die Zange neu positioniert werden kann. Als ein japanischer Automobilhersteller bei der Karosseriefertigung auf eine elektromechanische Schweißzange umstieg, steigerte dies zusammen mit der höheren Geschwindigkeit der neuen Aktuatoren seinen Durchsatz um 10 % – das entspricht 100 zusätzlichen Karosserien pro Tag. Die schnelle Arbeitsverrichtung geht mit einer effizienten Mate rialnutzung einher. Elektrisch angetriebene Maschinen verfügen i. d. R. über eine doppelt so hohe Wiederholgenauigkeit wie hydraulische Alternativen. Das steigert die Qualität und reduziert den Ausschuss. Auch wenn Produkte mit niedrigerer Präzision hergestellt werden, können so erzielte Einsparungen die höheren Kosten für elektromechanische Anlagen in zwei Jahren oder weniger übertreffen. Schneller und einfacher zur besseren Maschine: mit XTS Der XTS-Vorsprung umlaufende Bewegung flexibles Baukastensystem individuell bewegliche Mover www.beckhoff.de/xts Der Anwendervorteil minimierter Footprint softwarebasierte Formatwechsel verbesserte Verfügbarkeit erhöhter Ausstoß verkürzte Time-to-Market Weltweit müssen Produkthersteller zunehmend individualisierte Produkte anbieten – mit Maschinen, die zugleich den Footprint reduzieren und die Produktivität verbessern. Dies ermöglicht das eXtended Transport System XTS in Kombination mit der PC- und EtherCAT-basierten Steuerungstechnik. Seine hohe Konstruktionsfreiheit erlaubt neue Maschinenkonzepte für Transport, Handling und Montage. In der Hygienic-Version aus Edelstahl ist das XTS ideal für den Einsatz in der Pharma- und Lebensmittelbranche. freie Einbaulage kompakte Bauform frei wählbare Geometrie wenige mechanische Teile und Systemkomponenten