antriebstechnik 5/2026

LINEARTECHNIK

LINEARTECHNIK ELEKTRIFIZIERUNG UMRÜSTUNG VON HYDRAULIKZYLINDERN AUF ELEKTRO-AKTUATOREN Der Wechsel von Hydrauliksystemen auf elektrische Aktuatoren kann Vorteile in puncto Effizienz, Sicherheit, Umweltschutz, Wartung und nicht zuletzt Kosten bieten. Allerdings erfordert die effektive Ausschöpfung dieser Vorteile gut durchdachte Entscheidungen im Rahmen dieses Umstiegs. Für eine reibungslose „Elektrifizierung“ eines Linearsystems sowie dessen optimale Leistung und nachhaltigen Erfolg empfiehlt es sich, konsequent einige praxisbewährte Schritte zu befolgen, die in diesem Artikel beschrieben werden. Robert Johansson, Senior Industry Manager, Thomson Sweden Wenn der Wunsch zur Umrüstung von Hydrauliksystemen auf Elektro-Aktuatoren besteht, sollte der künftige Umstellungsbedarf geplant werden, bevor die eigentliche Umrüstung beginnt. So könnten etwa schon Formen für eventuell benötigte Sonderteile bestellt werden. Die Befolgung bewährter Vorgehensweisen - beginnend mit ihrem Bewegungsprofil, gefolgt von einer sorgfältigen Analyse des Energiebedarfs, Steuerungsszenarios, Installationsaufwands und Änderungsmanagements - gewährleistet am Ende einen koordinierten, kosteneffizienten und sicheren Umstieg von der Hydraulik auf elektromechanische Aktuatoren. ERMITTLUNG DES BEWEGUNGSPROFILS Wenn der tatsächliche Kraftbedarf der Anwendung unbekannt ist, kann er mit der Formel F=P×A, wobei A die Kolbenfläche ist, ermittelt werden. Ein Gabelstapler, dessen Hubbewegung hydraulisch erfolgt, ist hierfür ein gutes Beispiel. Die Kraft ist das Gewicht, das der Stapler heben kann. Der Druck ergibt sich aus dem Wert Pfund pro Quadratzoll im Zylinder; die Kolbenfläche ist die Querschnittsfläche des Zylinderkolbens. Anwendungstechnisch sind möglicherweise bestimmte Geschwindigkeiten gefordert - falls nicht, ist zur Berechnung für das Hydrauliksystem folgende Gleichung anwendbar: v=(Q×0,06)/A. Hier ist Q die Fördermenge. Anhand von Kraft und Geschwindigkeit kann dann die Einschaltdauer ermittelt werden - der Zeitanteil, in dem der Aktuator aktiv arbeitet, gegenüber der Gesamtzykluszeit. Daraus ergibt sich die Gesamtlaufleistung in Stunden. 16 antriebstechnik 2026/05 www.antriebstechnik.de

LINEARTECHNIK 01 02 01 Konstrukteure ersetzen immer wieder hydraulische Antriebe durch elektrische Aktuatoren 02 Installation, Anschluss und Wartung elektrischer Linearaktuatoren unterscheiden sich deutlich von Hydrauliksystemen Anwendungstechnische Überlegungen, wie zum Beispiel Zylindertyp, Zuglast, Sicherheitsfaktoren, Lastverteilung, Trägheit, Reibung, Neigungswinkel und Herstellerangaben, können Anpassungen dieser Berechnungen und deren Reihenfolge notwendig machen. In jedem Fall ergeben sie Daten für das weitere Vorgehen. Neben der Bestimmung des Bewegungsprofils müssen für einen reibungslosen Umstieg vom Hydraulik- zum Elektroantrieb Themen wie die Energieversorgung, Steuerung, Installation und Koordinierung behandelt werden. BEWERTUNG DER STROMQUELLE Nachdem das Bewegungsprofil ermittelt ist, ist bei dem Beispiel des Gabelstaplers dessen Bordspannung zu bestimmen. Die vorhandene Maschine wird entweder mit einem 24- oder 48-Volt- Bordnetz ausgestattet sein. Die Spannungsgröße hat zwar keinen direkten Einfluss auf die Leistung, aber möglicherweise ist die 48-Volt-Versorgung günstiger als die 24-Volt-Variante, weil sie nur 50 Prozent des Stroms aufnimmt. Das würde kleinere Motoren und dünnere Kabel erlauben - für mobile Maschinen wie Gabelstapler von Vorteil. Aktuatoren sind für bestimmte Spannungen ausgelegt, für die es nach dem Kauf meist kein Zurück mehr gibt. FESTLEGUNG DER STEUERUNGSANFORDERUNG Elektromechanische Aktuatoren ermöglichen nicht nur eine digitale Niederstrom-Umschaltung zwischen Minimal- und Maximalgeschwindigkeit, sondern zudem einen analogen Geschwindigkeitseingang oder die Nutzung eines Kommunikationsprotokolls wie CAN-Bus. Außerdem sind Situationen denkbar, in denen Anwender direkt in die Hauptsoftware der Anwendung programmieren möchten. Wenn ein Stapler zum Beispiel empfindliche Gegenstände hebt, ist es möglicherweise sinnvoll, einen Sanftanlauf oder -stopp zu programmieren. Ein weiterer Vorteil elektrischer Aktuatoren ist die manuelle Notbetätigung. Bei einer Störung oder sonstigen Problemen, während die Gabeln ganz angehoben sind, wird es schwierig und gefährlich, die Ladung zu transportieren. In diesem Fall erlaubt eine Übersteuerung, die Aktuatorbremse mechanisch abzusenken oder den Kolben per Handkurbel beziehungsweise Akkuschrauber zu bewegen, wenn die Batterie ausfällt. MONTAGE UND INSTALLATION DER ELEKTRISCHEN KOMPONENTEN Die Montage beginnt mit dem Ausbau der hydraulischen Infrastruktur. Pumpen, Zylinder, Schläuche und anderes Zubehör zum Transport des Hydraulikfluids werden nicht mehr gebraucht, ebenso das Fluid selbst. Eine Ladestation, die für die gewählte Batteriespannung und den gewählten Batterietyp geeignet sein muss, ist weiterhin wichtig. Wenn das Aufladesystem implementiert ist, können der Aktuator, die Batterie, die Steuerung und die Verdrahtung installiert werden. Wenngleich der Platzbedarf für Aktuatoren und Hydraulikzylinder in etwa identisch ist, müssen gegebenenfalls spezielle Montagehalterungen benutzt werden. Beim Anschließen der elektrischen Komponenten ist darauf zu achten, dass alle Verbindungen sicher und ordnungsgemäß isoliert sind, um elektrische Störungen auszuschließen. Dann stehen Tests und Kalibrierungen des neuen Systems an, um sicherzustellen, dass alle Komponenten ordnungsgemäß funktionieren. Diese Maßnahmen tragen auch dazu bei, die Leistung zu optimieren und Sicherheit zu gewährleisten. KOORDINIERUNG DES UMSTIEGS Die Elektrifizierung wird wahrscheinlich betriebsinterne Aufgaben bereithalten, beispielsweise die Schulung der Beschäftigten oder die angemessene Personalausstattung. Hierzu gehört auch die Erstellung oder Änderung von Schulungshandbüchern. Eine sorgfältige Protokollierung aller Schritte der Umrüstung unterstützt die Erstellung von Schulungsunterlagen und hilft - je nach Standort - darüber hinaus bei der Einhaltung behördlicher Vorschriften. Bilder: Thomson Industries www.thomsonlinear.com DIE IDEE Der Umstieg von hydraulischen auf elektromechanische Systeme kann erhebliche Vorteile bei Effizienz, Sicherheit und Kosten bieten, erfordert jedoch im Vorfeld eine detaillierte Planung. Für eine erfolgreiche und sichere Elektrifizierung ist ein strukturiertes Vorgehen entscheidend, das von der technischen Analyse des Bewegungsprofils und der Energieversorgung bis hin zur Installation und der Schulung der Mitarbeiter reicht. www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2026/05 17