DER KONSTRUKTEUR 9/2020

ANTRIEBSTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK EFFIZIENZ-SCHUB Hydraulik oder Elektrik, was ist effizienter? Das lässt sich so pauschal nicht sagen. Es hängt stark von der Anwendung ab. Ein Spezialist für Antriebstechnik hat jetzt einen elektrischen Motorschieber für den Formenbau und die Verpackungsmaschinenindustrie entwickelt. Laut Hersteller kann der es mit den bisher in dieser Branche üblicherweise zum Einsatz kommenden hydraulischen Schiebern aufnehmen und die Energieeffizienz deutlich steigern. Autor: Fabian Rothermich, Entwicklungsingenieur & Projektleitung, WUMO Control Works GmbH, Großwallstadt Hydraulische Schieber sind eine Sonderform hydraulischer Zylinder. Entwickelt wurden sie für besondere Einsatzbedingungen im Formenbau und der Verpackungsmaschinenindustrie. 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. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN ELEKTROMECHANISCHE ALTERNATIVE Mit dem neuentwickelten E-Schieber der Baureihen GSG stellt die Wumo GmbH eine elektromechanische Alternative vor. Die E-Schieber verfügen durch ihre integrierte und kompakte Bauweise über eine besonders hohe Leistungsdichte. Die Axialkräfte von bekannten vergleichbaren hydraulischen Schiebern werden laut Anbieter bei gleicher Baugröße erreicht und sogar übertroffen. Darüber hi ­ naus bietet die Baureihe GSG alle Vorteile elektronisch geregelter Antriebssysteme. EINSPARPOTENZIALE Die E-Motorschieber sind laut Wumo im Einsatz ökologischer als die bisher verwendeten hydraulischen Systeme. Die Einsparpotenziale werden demnach im Wesentlichen durch drei bekannte Faktoren bestimmt: n 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. Die E-Schieber verfügen durch ihre integrierte und kompakte Bauweise über eine besonders hohe Leistungsdichte; die Axialkräfte von bekannten vergleichbaren hydraulischen Schiebern werden laut Anbieter bei gleicher Baugröße erreicht und sogar übertroffen n 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 Betriebs. Das ist im Hinblick auf die Stillstandzeiten ein nicht unwesentlicher Vorteil. n 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 24 DER KONSTRUKTEUR 2020/09 www.derkonstrukteur.de

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. AUFBAU UND REGELUNG Bei Neukonstruktionen bieten die neuen E-Schieber besonders viele Vorteile. Die Notwendigkeit für die gesamte Hydraulik-Infrastruktur entfällt. Dadurch werden nicht nur Anschaffungs-, sondern auch Montagekosten und Bauraum eingespart. Die Führungssäulen sowie die Frontplatten, der bisher verwendeten hydraulischen Schiebereinheiten sind baugleich. Neu ist die elektromechanische Antriebstechnik. Die E-Schieber kombinieren auf diese Weise die Robustheit der herkömmlichen Schiebereinheiten mit einem modernen und leistungsstarken Antriebskonzept. Angeboten werden die E-Schieber als komplettes Antriebssystem, bestehend aus E-Schieber und elektronischer Reglereinheit. So können die Antriebe als autarkes System betrieben werden oder von einer übergeordneten SPS angesteuert werden. Die entsprechenden Schnittstellen (Profinet, Profibus, IO-Link, etc.) können flexibel auf die Kundenanforderungen zugeschnitten werden. Möchte der Anwender die E-Schieber in Anlagen mit bestehenden Reglern integrieren, kann auch nur der elektromechanische Antrieb ohne Regler-Einheit angeboten werden. Die benötigten Motordaten und Lastbereiche werden dem Kunden dann wie gewohnt für die Inbetriebnahme zur Verfügung gestellt. Neben dem großen Leistungsbereich zum Beispiel bei langsamer Bewegung mit hoher Kraft, sowie bei schneller Bewegung mit kurzer Impulskraft, können von der Baureihe GSG auch einfache Programmierfolgen abgefahren werden. Innerhalb des Bewegungsraums können laut Anbieter alle Positionen mit einer Genauigkeit von 0,01 mm angefahren und kontinuierlich wiederholt werden. Die E-Motorschieber arbeiten durchgängig mit präzisen Toleranzen. Der Verschleiß ihrer Antriebselemente lässt sich unter den bekannten Betriebsbedingungen berechnen und vorhersagen. Mit Blick auf die Zukunft ergeben sich weitere Vorteile. Schließlich benötigen industrielle Fertigungssysteme auf dem Weg zur Industrie 4.0 kontinuierlich Informationen über deren Prozesse sowie über den Zustand der verwendeten Maschinen. Die hier vorgestellten E-Motorschieber bieten dem Maschinenbetreiber die Möglichkeit, seine Maschine kontinuierlich zu überwachen und die Maschine bzw. die Anlage rechtzeitig vor einem Ausfall für einen Service zu stoppen. Durch die Energieeinsparungen während des Betriebs, amortisiert sich der E-Motorschieber trotz höherer Anschaffungskosten laut Wumo bereits in den ersten beiden Jahren. Zusätzlich zu den Kosten werden durch einen niedrigeren CO 2 -Ausstoß gleichermaßen die Belastungen für die Umwelt gesenkt. Bilder: Aufmacherbild: jirsak – stock.adobe.com, Motorschieber: Wumo www.wumo.de MESSTECHNIK UND ANTRIEBSTECHNIK Gerd Schüssler ist Dipl. Ing. der Elektrotechnik und verfügt über weit reichende Erfahrungen aus dem Bereich Entwicklungen in der Antriebstechnik. 2019 hat er den Spezialisten für messtech nische Lösungen Wumo Control Works GmbH übernommen und bringt nun unter diesem Markennamen auch die von ihm entwickelten E-Motorschieber auf den Markt. Unsere ganze Kompetenz in einer Systemlösung. alpha Linear Systems: Dynamisch. Präzise. Individuell. Haben Sie an den linearen Antrieb ganz individuelle Anforderungen in Bezug auf Laufruhe, Positioniergenauigkeit und Vorschubkraft? Dann haben wir für Sie die optimal abgestimmte Lösung. Es ist nicht allein die Kopplung von Getriebe, Ritzel und Zahnstange, sondern unser Know-how in der überzeugenden, individuellen Systemlösung. Wir beraten Sie gerne: Tel. +49 7931 493-0 WITTENSTEIN alpha – intelligente Antriebssysteme www.wittenstein-alpha.de