(bec) Industrielle Fertigungseinrichtungen und Werkzeuge, die zukünftig in der Welt der Industrie 4.0 integriert werden, benötigen innovative Antriebselemente, die durch entsprechende Informationen, den Zustand der jeweiligen Anlagen und Werkzeuge kontinuierlich anzeigen. Die hier vorgestellten E-Schieber der Wumo Control Works GmbH, Grosswallstadt, können hohe Druckkräfte besser als die bisher verwendeten hydraulischen Schieber zur Verfügung stellen. Dem Maschinenbetreiber bietet sich die Möglichkeit, seine Maschine kontinuierlich zu überwachen und rechtzeitig vor einem Ausfall, die Maschine bzw. die Anlage für einen Service zu stoppen.
Hydraulische Schieber im Formenbau und in der Verpackungsindustrie
Hydraulische Schieber sind eine Sonderform hydraulischer Zylinder. Sie wurden für besondere Einsatzbedingungen im Formenbau und der Verpackungsmaschinenindustrie, entwickelt. Ihr Einsatzgebiet ist häufig dort, wo eine hohe Axialkraft benötigt wird, die jedoch in vielen Fällen nicht mittig eingebracht werden kann. Ihre Besonderheit besteht darin, dass sie im Gegensatz zu hydraulischen Zylindern auch Querkräfte, Biegemomente und sogar Drehmomente aufnehmen können. Selbst unter diesen Belastungsformen gewährleisten sie eine sichere Funktion. Die in den meisten Anwendungen erforderlichen Führungen sind im Schieber direkt mit dem hydraulischen Zylinder verbaut. Diese kompakte Bauform hat sich im Formenbau und in der Verpackungsindustrie bewährt.
Die Weiterentwicklungen der Motoren- und Antriebstechnik erlauben den Betrieb elektromechanischer Aktoren in der gleichen kompakten Bauform, wie oben beschriebene hydraulische Schieber. Bei der Erzeugung der Axialkraft und deren Höhe, stehen E-Schieber den hydraulischen Schiebern gleich (bezogen auf etwa 150 bar Öldruck). Häufig können jedoch aufgrund der besonders flexiblen Ansteuerung, kurzzeitig höhere Spitzenmomente und eine höhere Axialpresskraft, als vergleichbare hydraulische Schieber erzeugt werden.
E-Schieber als optimaler Ersatz für hydraulische Schieber
E-Schieber auch bekannt als elektromechanische Aktuatoren bestehen in der Regel aus einem Spindelgetriebe und einem Servoantrieb. Durch ihre integrierte Bauweise können sie sehr kompakt ausgeführt werden. Die Integration der Führungen durch das Antriebsgehäuse sowie der integrierte Servoantrieb, stellen einen optimalen Ersatz der hydraulischen Schieber dar.
Das aufwendige Verlegen von komplexen Ölleitungen, das Betätigen sperriger Steuerventile, Pumpen und Drucktanks usw., alle diese Komponenten können nun entfallen. Leckagen in den Hydrauliksystemen werden ausgeschlossen und auch deren Anschlussleitungen verspröden nicht. In den meisten Anwendungen sind E-Schieber deutlich leiser als ihre hydraulischen Vorgänger und bringen dem Anwender während der Nutzungsdauer deutlich wirtschaftliche Vorteile.
E-Schieber zeichnen sich besonders durch Wiederholgenauigkeit aus
Besonders zu erwähnen sind die technischen Vorteile der hier vorgestellten E-Schieber. Neben dem großen Leistungsbereich z. B. bei langsamer Bewegung mit hoher Kraft, sowie bei schneller Bewegung mit kurzer Impulskraft, können auch einfache Programmierfolgen von einem E-Schieber abgefahren werden. Innerhalb des Bewegungsraumes können alle Positionen mit einer Genauigkeit von 0,01 mm angefahren und kontinuierlich wiederholt werden. Besonders die Wiederholgenauigkeit zeichnet diese Systeme gegenüber den bisher verwendeten hydraulischen Systemen aus.
Der Einfluss der verwendeten Öle auf die Bewegung beeinflussen die Leistungsfähigkeit der Schieber nicht. Störfaktoren wie die Verschmutzung des Hydrauliköls und dessen veränderliche Viskosität bei höheren Temperaturen, entfallen zukünftig beim Einsatz von E-Schiebern. Sie arbeiten durchgängig mit präzisen Toleranzen. Der Verschleiß ihrer Antriebselemente lässt sich unter den bekannten Betriebsbedingungen berechnen und vorhersagen. Je nach Anwendungen können elektromechanische E-Schieber beliebige Bewegungsabläufe, ausführen.
Die E-Schieber bieten zudem ökologische Vorteile
Die hier vorgestellten Schieber sind im Einsatz wesentlich ökologischer als die bisher verwendeten hydraulischen Systeme. Neben dem bereits angesprochenen Verzicht auf umweltschädliche hydraulische Öle, des Ausschlusses von Leckagen, zeichnen sich elektromechanische/elektromagnetische Systeme auch durch einen deutlich höheren Wirkungsgrad aus. Die direkte Umwandlung der elektrischen Energie in Bewegungsenergie ist dem hydraulischen System, das über einen Elektroantrieb erst einen Öldruck aufbauen muss, deutlich überlegen.
In den meisten Anwendungen ergibt sich ein gewaltiges Energieeinsparpotenzial gegenüber vergleichbaren hydraulischen Systemen. Vor allem auch deshalb, da elektromagnetische Systeme nur dann Energie verbrauchen, wenn sie in Bewegung sind. Hydraulische Systeme benötigen für eine optimale Regelbarkeit einen konstanten Öldruck, der häufig nur durch kontinuierlich laufende Elektropumpen gewährleistet werden kann. Für die Bereitstellung der Energie benötigen E-Schieber nahezu keine Energie.
Die höheren Anschaffungskosten für einen elektromechanischen E-Schieber relativieren sich jedoch schnell, wenn man zu den reinen Anschaffungskosten des hydraulischen Systems noch die Kosten für die benötigten Hydraulikaggregate, hinzuzieht. Zu diesen Kosten kommen vor allem teure und mechanisch aufwendig zu verlegende Hydraulikleitungen und weitere Bauteile hinzu. Dies sind Verrohrungen, Steuerventile, Filter, Dichtungen und Pumpen, die häufig nicht zu den Kosten für die Betrieb der hydraulischen Systeme, eingerechnet/hinzugefügt werden. Unter Berücksichtigung dieses Aufwandes relativieren sich die Kosten eines elektromechanischen Schiebers deutlich. Betrachtet man die gesamten Anschaffungskosten über den Lebenszyklus einer Maschine, bieten E-Schieber eine Reihe von Einsparpotenzialen die neben den technischen Eigenschaften allein schon die höheren Anschaffungskosten, rechtfertigen.
Die Vorteile der E-Schieber auf den Punkt gebracht
Die Einsparpotenziale werden im Wesentlichen durch drei Faktoren bestimmt.
- Während elektrische Systeme nur für die Bewegung aktiv Energie benötigen, müssen hydraulische Systeme für die Bereitstellung von Druck wesentlich mehr Energie für die gleiche Bewegung aufwenden. Bei einfachen Vergleichen benötigt die Hydraulik etwa viermal mehr Energie als die Elektromechanik.
- Der Betrieb elektromechanischer Systeme kennt weder Druckverluste, geplatzte Leitungen, verschmutzte Ventile noch den erforderlichen Ölwechsel für die hydraulischen Systeme. Die Verteilung der elektrischen Energie auf die Aktuatoren sowie deren Steuerung benötigt im Gegensatz zur Hydraulik keinerlei Pflege und Wartung während des Betriebes, berücksichtigt man die Stillstandzeit, ein nicht unwesentlicher Vorteil.
- Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Anpassungsfähigkeit der elektromechanischen Systeme. Diese begründet sich nicht nur in den unterschiedlichen Varianten der mechanischen Baugruppen, sondern besonders auch in den nahezu unlimitierten Möglichkeiten der digitalen Antriebssteuerung. Eine flexible Positionierung, veränderliche Geschwindigkeitsregelung und die Regelung der Axialkraft lassen sich mit bekannten hydraulischen Systemen nur mit hohem Aufwand erreichen. Durch diese Flexibilität können Lösungen perfekt auf den entsprechenden Anwendungsfall zugeschnitten werden. Zudem benötigen industrielle Fertigungssysteme mit den Anforderungen der Industrie 4.0, kontinuierliche Informationen über deren Prozesse sowie über den Zustand der verwendeten Maschinen. Dies sind Eigenschaften, denen die hier vorgestellten E-Schieber in besonderem Maße gerecht werden.
Hohe Energieeinsparungen während des Betriebes der E-Schieber
Durch die Energieeinsparungen während des Betriebes amortisiert sich der E-Schieber trotz höherer Anschaffungskosten bereits in den ersten beiden Jahren. Gleichzeitig werden nicht nur die Kosten, sondern auch die Umwelt durch den deutlich niedrigeren CO2-Ausstoß entlastet. Die industriellen Vorgaben zur Dekarbonisierung werden durch den niedrigeren Ausstoß von CO2 schlussendlich unterstützt.
Detaillierte Informationen zu den E-Schiebern:
hier.pro/F63JX
Kontakt:
Wumo Control Works GmbH
Lützeltaler Straße 3
63868 Grosswallstadt
Tel.: 06022 65999–60
E-Mail: kontakt@wumo.de
Website: www.wumo.de
Website: www.wumo-drives.com
