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E-Hydraulik Elektrohydraulische Zylinder sind mehr als eine Alternative

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Leistungsstark, kompakt und denselben Funktionsumfang wie größere, komplexere Produkte – solche Komponenten sind sehr gefragt. Bisher hatten Konstrukteure die Wahl zwischen hydraulischen und elektromechanischen Technologien – mit Kompromissen.

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Dank hoher Leistungsdichte und Stoßfestigkeit sowie kürzerem Arbeitsspiel eignet sich der elektrohydraulische Thomson H-Track für unterschiedlichste Anwendungen im Materialumschlag.
Dank hoher Leistungsdichte und Stoßfestigkeit sowie kürzerem Arbeitsspiel eignet sich der elektrohydraulische Thomson H-Track für unterschiedlichste Anwendungen im Materialumschlag.
(Bild: Thomson)

Hydraulische Systeme verstärken die Kraft gemäß dem Pascalschen Gesetz, wonach sich der auf eine Flüssigkeit ausgeübte Druck zu allen Richtungen hin gleichmäßig verteilt. Auf diese Weise kann eine relativ kleine Kraft in einem System deutlich vervielfacht werden, sodass die Hydraulik hohe Lasten beherrschen kann.

Um jedoch diese Flüssigkeit in Hydrauliksystemen so zu leiten, dass sie Arbeit verrichtet, ist eine komplexe Anordnung von Schläuchen, Pumpen, Ventilen und Ausgleichsbehältern erforderlich, die erstens im Betrieb geräuschintensiv und zweitens bei der Installation, Nutzung und Wartung kostenintensiv sein können.

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Hinzu kommen vielfältige Probleme bei der Handhabung und Lagerung des Fluids sowie bei Undichtigkeiten – was die Wartungskosten, aber auch das Kontaminierungsrisiko weiter in die Höhe treibt. Überdies sind Hydraulikzylinder nur bedingt für moderne digitale Steuerungen geeignet.

Elektromechanische Systeme auf der anderen Seite erhalten ihre Leistung von einem Elektromotor, der elektrische Energie in mechanische Bewegung umwandelt. Elektromechanische Aktuatoren kommen ohne die komplexe, platzraubende und sperrige Infrastruktur von Hydraulikzylindern aus. Sie sind zudem besser für moderne Digitalsysteme geeignet, da sich die Stromstärke stufenlos regeln lässt. Aus diesem Grund bevorzugen Systementwickler häufiger elektromechanische Lösungen.

Allerdings haben auch elektromechanische Aktuatoren ihre Nachteile. Sie können zwar schwere Lasten von deutlich über 1600 kg bewegen, benötigen dafür aber größere Bauformen. Darüber hinaus sind sie empfindlicher gegenüber Stoßbelastungen, z.B. wenn auf einem Anhänger während des Zugvorgangs die Ladung verrutscht. Eine derartige Stoßbelastung kann den Kugelgewindetrieb, die Kolbenstange oder das Getriebe eines herkömmlichen elektromechanischen Aktuators verbiegen.

Der Zylinder bewältigt Lasten bis zu 2150 kg, liefert Verfahrgeschwindigkeiten bis 100 mm/s und verfügt über die kompakteste Baugröße seiner Klasse.
Der Zylinder bewältigt Lasten bis zu 2150 kg, liefert Verfahrgeschwindigkeiten bis 100 mm/s und verfügt über die kompakteste Baugröße seiner Klasse.
(Bild: Thomson)

Hohe Belastbarkeit

Für viele Anwendungen können Konstrukteure jetzt von der Leistungsstärke des Pascalschen Gesetzes profitieren, aber in einem kompakten Paket, bei hoher Stoßfestigkeit und zu niedrigen Kosten. Elektrohydraulische Aktuatoren enthalten eine leistungsstarke Hydraulik in einem Gehäuse, ähnlich dem eines herkömmlichen elektromechanischen Aktuators. Der Austausch der Getriebe- und Gewindetriebbaugruppen herkömmlicher elektromechanischer Aktuatoren gegen ein kompaktes Hydrauliksystem macht größere Lasten beherrschbar – wie der Aktuator H-Track von Thomson bis 2150 kg – bei vergleichbarer Baugröße. Dank dieser Architektur können elektrohydraulische Aktuatoren hohen Stoßbelastungen widerstehen, indem sie das Fluid durch ihre internen Kanäle umverteilen und so die Stoßenergie absorbieren.

Zusätzlich bieten elektrohydraulische Aktuatoren schnellere Arbeitsspiele. Anders als elektromechanische Aktuatoren laufen elektrohydraulische bei geringen Lasten schneller, bei hohen langsamer. Erfolgt also ein hoher Prozentsatz des Gesamt-Arbeitsspiels bei Teillast, verkürzt sich diese Gesamtzeit.

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Alternative Lösung

Elektrohydraulische Aktuatoren wurden für Anwendungen entwickelt, die hohe Tragzahlen im kompakten Paket erfordern. Wie klassische elektromechanische Aktuatoren sind sie sauberer und leiser als herkömmliche Hydrauliksysteme. Im Gegensatz zu elektromechanischen Aktuatoren sind sie stoßunempfindlich und ermöglichen beschleunigte Arbeitsspiele. Somit eignen sie sich für jede Anwendung, die max. Leistung auf engstem Raum, hohe Stoßfestigkeit und/oder das Einbinden in digitale Steuerungssysteme erfordert.

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