Hohe Energieeinsparungen mit dem neuen E-Motorschieber im Werkzeug- und Formenbau /
Innovative ökologische E-Motorschieber
Künstliche Intelligenz/Industrie 4.0 und die damit verbundene Digitalisierung in den Fabrikhallen, wird auch in der Antriebstechnik für industrielle Prozesse, zukünftig Veränderungen bewirken.
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-Motorschieber 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-Motorschieber 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-Motorschieber deutlich leiser als ihre hydraulischen Vorgänger und bringen dem Anwender während der Nutzungsdauer deutlich wirtschaftliche Vorteile.
Besonders zu erwähnen sind die technischen Vorteile der hier vorgestellten neuen E-Motorschieber. Neben dem großen Leistungsbereich zum Beispiel bei langsamer Bewegung mit hoher Kraft, sowie bei schneller Bewegung mit kurzer Impulskraft, können auch einfache Programmierfolgen von einem E-Motorschieber 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 zum Beispiel veränderlicher Viskosität bei höheren Temperaturen, sowie die Verschmutzungen im Öl, beeinflussen die Leistungsfähigkeit der Schieber nicht. 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-Motorschieber beliebige und unterschiedliche Bewegungsabläufe, ausführen.
Die hier vorgestellten Schieber sind im Einsatz wesentlich ökologischer als die bisher verwendeten hydraulischen Systeme. Neben dem bereits angesprochenen Verzicht auf giftige hydraulische Öle, des Ausschlusses von Leckagen, zeichnen sich elektromagnetische Systeme auch durch einen deutlich höheren Wirkungsgrad aus. Die direkte Umwandlung der elektrischen Energie in Bewegungsenergie ist dem hydraulischen System, welches über einen Elektroantrieb erst einen Öldruck aufbauen muss, deutlich überlegen. In den meisten Anwendungen ist der Energievorteil mit dem zwei bis dreifachen Wert gegenüber hydraulischen Systemen, anzusetzen. 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-Motorschieber nahezu keine Energie.
Die höheren Anschaffungskosten für einen elektromechanischen E-Motorschieber relativieren sich jedoch relativ schnell, wenn man zu den reinen Anschaffungskosten des hydraulischen Systems, noch die für die Funktion und den Betrieb der Hydraulik benötigten Aggregate, bewertet. Zu den Kosten kommen noch vor allem teure und mechanisch aufwändig zu verlegende Hydraulikleitungen hinzu. Dies sind die Verrohrungen, Steuerventile, Filter, Dichtungen und Pumpen, die häufig nicht zu den Kosten für die Betreibung der hydraulischen Systeme, eingerechnet werden / hinzugefügt werden. Unter Berücksichtigung dieses Aufwandes relativieren sich die Kosten eines elektromagnetischen Schiebers deutlich. Betrachtet man die gesamten Anschaffungskosten über den Lebenszyklus einer Maschine, bieten E-Motorschieber eine Reihe von Einsparpotenzialen die allein schon neben den technischen Eigenschaften die höheren Anschaffungskosten, rechtfertigen.
Die Einsparpotenziale werden im Wesentlichen durch drei Faktoren bestimmt.
1. Während elektrische Systeme nur für die Bewegung aktive 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.
2. 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.
3. Ein weiterer Vorteil bildet die Möglichkeit, die technischen Eigenschaften der mechanischen Systeme flexibel an die Bedürfnisse der Fertigung, insbesondere in Bezug auf Varianten, anzupassen. Dies gewährleistet eine wesentlich höhere Auslastung der bestehenden Systeme. Eine flexible Positionierung, veränderte Geschwindigkeitsregelung und die Regelung der Axialkraft lassen sich mit bekannten hydraulischen Systemen nur mit hohem Aufwand erreichen. Industrielle Fertigungssysteme mit den Anforderungen der Industrie 4.0, benötigen eine kontinuierliche Information über deren Prozesse, sowie über den Zustand der verwendeten Maschinen. Dies sind Eigenschaften, denen die hier vorgestellten E-Motorschieber, in besonderem Maße gerecht werden.
Industrielle Fertigungs-Einrichtungen und Werkzeuge, welche zukünftig nach dem Industriestandard 4.0 fertigen, benötigen innovative Antriebselemente, welche durch entsprechende Informationen, den Zustand der jeweiligen Anlagen und Werkzeuge kontinuierlich anzeigen. Die hier vorgestellten E-Motorschieber 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.
Durch die Energieeinsparungen während des Betriebes, amortisiert sich der E-Motorschieber trotz höherer Anschaffungskosten bereits in den ersten beiden Jahren. Gleichzeitig werden nicht nur die Kosten, sondern auch die Umweltbelastungen durch die deutlich niedrigeren CO2 Ausstoß weniger belastet. Die industriellen Vorgaben zur Dekarbonisierung werden durch den niedrigeren Ausstoß von CO2 schlussendlich unterstützt.
Für Fragen zur aktuellen Pressemeldung steht Ihnen unser Geschäftsführer Herr Gerd Schüssler gerne zur Verfügung.
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