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Antriebstechnik Elektrische Zylinder: Eine pfiffige Symbiose aus zwei Welten

| Redakteur: Karin Pfeiffer

Heben, schieben oder präzise positionieren: In den allermeisten Industrieprozessen soll das schnell und hoch automatisiert klappen. Dafür brauchen die Hersteller Komponenten, die elektrisch oder pneumatisch arbeiten. Eine Antriebsvariante vereint die Vorteile von zwei unterschiedlichen Welten: der elektrische Zylinder.

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Die Antriebe von Kendrion sind mit vielen Herstellern kompatibel und eignen sich auch für anspuchsvolle Fertigungsprozesse wie etwa in der Elektronik.
Die Antriebe von Kendrion sind mit vielen Herstellern kompatibel und eignen sich auch für anspuchsvolle Fertigungsprozesse wie etwa in der Elektronik.
(Bild: Fotolia)

Greifer, Zylinder und Antriebe müssen unterschiedlichste Aufgaben erfüllen. Entsprechend vielfältig sind die Kriterien, die bei der Auslegung zu berücksichtigen sind: Verfahrprofil, Schubkraft, Haltekraft, mechanische Belastbarkeit, Geometrie oder die Art der Kommunikation mit Steuerungssystemen sind typische Eckdaten. Dazu kommen wirtschaftliche Fragen rund um Anschaffung, Betrieb und Wartung, um systemische Lösungen zu konzipieren. Schließlich zeichnen sich elektrische und pneumatische Antriebe mit jeweils eigenen Stärken aus.

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Elektrische Antriebe sind flexibel positionierbar und können mit variablen Verfahrprofilen mehrere Punkte auf dem Weg anfahren. Weil nachgeregelt wird, bleiben sie auch dann auf Position, wenn sie einer Gegenkraft Stand halten müssen. Das erfordert jedoch immer einen Haltestrom, weshalb der Verbrauch an elektrischer Energie in die Höhe schnellt.

In der Anschaffung sind elektrische Antriebe ebenfalls teuer.

Pneumatische Systeme benötigen hingegen keine zusätzliche Energie im Stillstand – auch dann nicht, wenn sie dabei zusätzliche Arbeiten verrichten. Zudem sind sie sehr robust und können bis zum Stillstand überlasten, ohne Schaden zu nehmen. Sie sind einfach zu handhaben und kosten in der Anschaffung deutlich weniger als die elektrischen Pendants. Aus diesen Gründen hat sich im Bereich der industriellen Automatisierung von Maschinen und Anlagen etabliert, dass einfache Bewegungsabläufe eher pneumatisch und anspruchsvolle meist elektrisch gelöst werden.

Elektrischer Zylinder vereint das Gute

Der elektrische Zylinder ist eine bemerkenswerte Variante. Er schafft es, die Vorteile beider Automatisierungswelten zu verbinden: leichte und robuste Konstruktionen, Realisierung einfacher bis komplexer Verfahrprofile und die kostengünstige Anschaffung. SMC Deutschland hat als einer der führenden Hersteller für pneumatische und elektrische Automatisierungstechnik ein Programm elektrischer Zylinder aufgebaut, was das Unternehmen als Alleinstellungsmerkmal sieht. Die LE-Serie elektrischer Antriebe kombiniert signifikante Bauteile aus der Pneumatik mit Motorentechnik und leicht zu bedienenden Steuermodulen (Controller). Daraus lassen sich einfache, robuste und gewichtssparende Lösungen konstruieren, die eine stufenlose Schaltung der Zylinder mit enorm hoher Arbeitsgeschwindigkeit von bis zu 3000 mm/s und extremer Beschleunigung erlauben. Gleichzeitig sind die Lösungen vergleichbar flexibel wie solche auf rein elektrischer Basis.

Von einfach bis leistungsstark und flexibel

Die elektrischen Antriebe, Controller und Achsmotoren der LE-Serie folgen einem dreistufigen Konzept, das verschiedene Anforderungsprofile erfüllt: von einfach bedienbar bis absolut leistungsstark und flexibel. Viele Anwender können auf Flexibilität verzichten, weil sich ihre Einsatzbedingungen kaum ändern. Wird mehr Wert auf die schnelle Inbetriebnahme gelegt, stehen besonders mühelos bedienbare Antriebe zur Verfügung, die bereits voreingestellte Antriebsparameter enthalten.

Etwas mehr Komplexität und Flexibilität bieten die unkomplizierten, schrittweise programmierbaren Antriebe mit voreingestellten Parametern der zweiten Stufe. In Verbindung mit einer Schrittmotor-Endstufe (Typ LECPA) lassen sich damit bereits unbeschränkt viele Positionen anfahren.

Wer schließlich höchste Präzision in Sachen Stellungs-, Geschwindigkeits- und Kraftsteuerung verlangt, kann auf die High-End-Lösungen zugreifen: Die AC Servomotor-Verstärker der Serie LECS sind sogar in der Lage, die niederfrequenten Schwingungen einer Maschine zu erkennen und Abweichungen zwischen Befehlswert und tatsächlicher Bewegung zu kontrollieren.

Die AC-Servomotor-Endstufen der Serie LECY sind für Maschinen und Anlagen konzipiert, die sehr schnelle und hochpräzise Achsbewegungen ausführen müssen. Die Geräte besitzen eine STO-Funktion, die ein unerwartetes Anfahren des Antriebs verhindert. Diese Sicherheitsfunktion basiert auf den Anforderungen der Maschinensicherheit nach EN ISO13849.

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