Elektrozylinder

Kraft auf engem Raum

Elektrische Stellzylinder sind eine zukunftsfähige Alternative zu Hydraulik- oder Pneumatik-Varianten. Ein Hersteller ist Curtiss-Wright. Als Partner für deren Exlar-Aktuatoren ergänzt A-Drive die erforderlichen Anbauteile, Elektronik und Software.

05. Dezember 2018
Bild: A-Drive Technology GmbH
(Bild: A-Drive Technology GmbH)

Das Besondere an den elektrischen Exlar-Stellzylindern des US-Unternehmens Curtiss-Wright ist der Planetenrollengewindetrieb (RGT). Er hat die zwei- bis dreifache Lebensdauer eines herkömmlichen Kugelgewindetriebs (KGT) und zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus. Dank des Planetenrollengewindetriebs ist die dynamische Tragzahl der Stellzylinder wesentlich höher und sie haben eine höhere Schockfestigkeit. Sie erreichen aufgrund dieser Eigenschaften eine hohe Dynamik und eignen sich deshalb besonders für Anwendungen mit rapider Kraftveränderung.

Drei Bauarten

Ihre hohen Kräfte von bis zu 250 Kilonewton und ihre Zuverlässigkeit machen Exlar-Elektrozylinder zu einem guten Ersatz für die weitverbreiteten Hydraulik- und Pneumatik-Stellzylinder. Die E-Zylinder werden in drei unterschiedlichen Bauarten gefertigt, die jeweils für bestimmte Einbausituationen und Anwendungen optimiert sind. Exlar-Elektrozylinder mit angebautem Motor haben den Vorteil der Teilegleichheit für den Anwender. So können Motor, Geber und Antriebsregler beibehalten werden, was Inbetriebnahme und Bevorratung vereinfacht. Durch den Aufbau werden hohe Kräfte erreicht. Für die flexible Anpassung an die jeweilige Anwendung gibt es die Baureihen FTX, KX und FTP. Der invertierte Rollengewindetrieb verleiht den Elektrozylindern eine hohe Kraftdichte und Steifigkeit. Sie sind ein guter Ersatz für Pneumatikzylinder in Anwendungen mit begrenztem Einbauraum.

Ausgestattet mit entsprechenden Gebersystemen und der passenden Anschlusstechnik machen diese Stellzylinder Anwendern den Technologiewechsel leicht, so das Unternehmen A-Drive Technology, ein Systemhaus für Antriebstechnik. Es ist Systempartner für Exlar-Produkte. Kostenvorteile integrierter Antriebe seien unbestritten. Für Maschinen und Anlagen in beengten Umgebungen seien diese Kombinationen die beste Wahl, denn sie böten nicht nur hohe Kräfte und eine lange Lebensdauer, sondern vereinen Aktuator, Motor und Elektronik in einem Gehäuse. Auf diese Weise können Anwender auf platzraubende Schaltschränke verzichten.

Für viele Unternehmen ist der Schritt von Hydraulik- und Pneumatik- auf Elektrozylinder eine Herausforderung, da je nach Kraft und Dynamik unterschiedliche Antriebstechnologien eingesetzt werden müssen.

Von Pressen bis Biegen

Die Spezialisten von A-Drive helfen und beraten ihre Kunden hier bei dem Technologiewechsel. Von der Auswahl und Zusammenstellung der Produkte über deren Modifikation bis hin zur Implementierung in die Anwendung reicht der Service der Antriebstechnik-Experten. Sie wählen dabei die Aktuatoren aus, die das beste Ergebnis für das Einsatzgebiet versprechen.

Besonders geeignet für Anwendungen mit hohen Kräften bei hoher Prozessqualität wie Pressen, Stanzen, Ziehen und Biegen sind die Elektrozylinder der Baureihen FT und FTX. Sie können eine Maximalkraft von bis zu 178 Kilonewton erzielen. Durch den Planetenrollengewindetrieb weisen die Zylinder eine hohe Kraftdichte auf begrenztem Raum auf. Bei der Serie FTP kann sie das Doppelte der Kraftdichte betragen, die ein Aktuator mit Kugelgewindetrieb erzielt.

Optimiert für Pressenanwendungen ist die Baureihe FTP mit einer Maximalkraft von 350 Kilonewton in Pressrichtung. Der Motor beziehungsweise die Motor-Getriebeeinheit liegt parallel zum Aktuator. Das erforderliche Moment wird über einen Zahnriemenantrieb erzeugt, der auch als Überlastschutz dienen kann.

Mit angepasster Elektronik und erprobter Anwendungssoftware von A-Drive werden Pressenanwendungen bis in hohe Kraftbereiche mit Standardkomponenten möglich. Für den Betrieb der E-Zylinder werden leistungsstarke Servoregler parametriert und Anwendungsparameter programmiert. Mit einem optionalen Prozessregler lassen sich so präzise Kraftregelungen mit kurzen Zykluszeiten realisieren.

Für den präzisen Einsatz

Außerdem decken die in Kraft und Bauart durchgängig skalierbaren Elektrozylinder mit ihrem modularen Aufbau im Zusammenspiel mit der Elektronik ein breites Spektrum ab. Curtiss-Wright fertigt die FT-Serie in den vier Standard-Baugrößen 90, 120, 150 und 200 Millimeter, die in der Baureihe FTX noch flexibler sind.

Ein guter Ersatz für Pneumatikzylinder sind die Elektrozylinder der Baureihe KX, denn sie haben in etwa dieselben Flanschabmessungen wie Pneumatikzylinder. Die Aktuatoren erreichen eine Nennkraft von bis zu 15 Kilonewton und Hübe von bis zu 1.500 Millimetern. Diese Stellzylinder haben sich unter anderem in der industriellen Automatisierung, in mobilen Geräten oder in der Prozesssteuerung bewährt. Alle Stellzylinder der K-Reihe sind in den Größen 60, 75 und 90 Millimeter erhältlich.

Kompakte und präzise Höchstleistung sind die Attribute der Elektrozylinder-Baureihen GSM/GSX und GTX. Sie leisten ihre Dienste nicht nur in Anlagen zur Verpackung von Lebensmitteln, sondern auch in Mehrachsen-Drehzentren oder in der Flugzeugmontage. Die Stellzylinder zeichnen sich durch eine Dauerkraft von über 50Kilonewton, eine Geschwindigkeit von 250 Millimeter pro Sekunde und ein Quadratmaß von 180Millimetern aus. Sie erzielen eine sehr hohe Kraftdichte und ermöglichen ein kompaktes Maschinendesign. Die Baureihen sind modular aufgebaut, verfügen über viele Standardoptionen und werden mit einer Auswahl an Gebertechniken an Servoregler der meisten Hersteller angebunden. Für die Integration in das System stehen verschiedene echtzeitfähige Kommunikationsschnittstellen zur Auswahl.

Kompakt in AC und DC

Bei den Tritex-II-Stellzylindern als dritter Bauart ist nicht nur der Motor, sondern auch die Elektronik in das Gehäuse integriert. So wird der bei den Exlar-Aktuatoren ohnehin relativ geringe Bauraum noch mal reduziert. Die Tritex-II-Zylinder gibt es in einer Variante für Wechsel- und einer für Gleichstrom. Die AC-Version erzielt Dauerkräfte bis 14 Kilonewton, die DC-Ausführung bis 3.879 Newton. Anwender können zwischen Standardleistung und hoher Leistung wählen. Optional verfügbare Kommunikationsschnittstellen sind Modbus TCP, Ethernet/IP, Profinet IO, CANopen und in Kürze Ethercat.

Um die Leistung der Exlar-Elektrozylinder optimal nutzen zu können, brauchen Anwender noch den passenden Servomotor und -regler. Als Systempartner wählt A-Drive daher gemeinsam mit den Maschinenbauern die Komponenten aus, die den Anforderungen ihrer Anwendung am besten gerecht werden. Damit können diese sicher sein, dass sie das Maximum aus ihrer Anlage herausholen, so der Antriebstechnik-Spezialist.

Erschienen in Ausgabe: 07/2018