Kompakte elektro-hydraulische Antriebseinheiten 1

Über den neuen Parker-Stellantrieb für den Einsatz in Bereichen mit hoher Leistungsdichte sprach fluid-Redakteurin Ingrid Fackler mit Thomas Schmidt, dem Vertriebs- und Marketingleiter Deutschland, und Bernd Killing, der als Business Development Manager für die Einführung der Einheiten in Europa mit verantwortlich zeichnet.   

Autorin: Ingrid Fackler

Wie kam es zur Entwicklung einer Hydraulikeinheit mit integriertem elektrischen Antrieb?
Schmidt: Wenn man hydraulisch etwas bewegen will, braucht man neben Zylinder oder Motor immer noch eine Druckversorgungseinheit. Bei Parker gibt es kompakte Einheiten schon eine ganze Weile: Elektromotor, Pumpe mit Ventilblock und Tank. Die Idee war, den Zylinder direkt mit der Einheit zusammenzubauen. Nun können Anwender eine Antriebseinheit anschließen und kleine Dinge bewegen, etwa einen Außenbordmotor anheben.

Wozu braucht man so eine Einheit?
Killing: Ein klassisches Hydrauliksystem hat immer eine Druckversorgungseinheit, hat Rohrleitungen, Schläuche und den Zylinder. Es gibt aber Anwendungen, die nur ab und zu dezentral betätigt werden müssen. Da macht es wenig Sinn, mittels langer Rohrleitungen die Hydraulik, die bereits in einer mobilen oder stationären Anlage vorhanden ist, über längere Strecken zu führen.

Was kann das Gerät?
Killing: Auf kleinen Hubstrecken etwas bewegen: weiterschieben, öffnen, zudrücken. Und zwar immer dort, wo große Kräfte zeitweilig erforderlich sind.
Wir konkurrieren mit der Pneumatik und der Elektromechanik. Im Vergleich zu herkömmlichen elektromechanischen oder pneumatischen Antrieben, die aber nur eine deutlich geringere Kraft liefern können und auch deutlich langsamer laufen, bietet unsere Einheit 20 000 N, 130 Millimeter pro Sekunde und eine Dichtheit nach Schutzart IP 67. Eine integrierte Antriebseinheit, die zwei Tonnen bewegen kann – das ist das Gewicht einer Mercedes S-Klasse.

Auf welche Anwender zielt die Kombination Hydraulikkern gepaart mit Elektroantrieb ab?
Schmidt: Es gibt immer Unternehmen, die grundsätzliche Berührungsängste mit der Hydraulik haben. Oft ist auch in einem Unternehmen, das schwerpunktmäßig Elektrik oder Elektronik einsetzt, niemand da, der sich mit Hydraulik auskennt. Auch da kann diese Einheit helfen, denn der Anwender muss nur zwei elektrische Kabel anschließen. Die Hydraulik ist dabei im Grunde nicht sichtbar. Ich habe hier keinen Ölanschluss, alles ist zu, das ist alles gut
gekapselt.
Killing: Viele Anwender möchten nur noch elektrisch alle Funktionen bedienen können. Also, keine zusätzliche Pneumatik mehr für Kupplungsbetätigungen zum Beispiel bei Straßenbahnen, keine Hydraulik mehr zum Beispiel an Müllfahrzeugen.

Was sind das noch für Anwendungen?
Schmidt: Alle Anwendungen, die momentan ein Problem haben mit der Leistungsgrenze der Elektromechanik oder mit der Geschwindigkeit. Und da gibt es unzählige Anwendungen, wie die Erfahrung zeigt, die unser Mutterunternehmen in den USA bereits gesammelt hat; denn dort sind die Einheiten schon seit drei Jahren auf dem Markt. Bis heute wurden bereits über 18 000 Einheiten verkauft.

Um nur einige Anwendungen zu nennen: Verstellung von Solarpaneels, Hecktürverriegelung oder Hubdachbetätigung bei Lastkraftwagen, Kabinen anheben bei Baumaschinen, Verriegelung von Anbauteilen bei Kommunalfahrzeugen oder Landmaschinen, Fahrwerksbetätigung bei kleinen Sportflugzeugen, Hubeinrichtung im Medizinbereich für Betten, Tragen oder Liegen, Liftsysteme oder Rampen an Bussen, Türöffnung an gepanzerten Militärfahrzeugen, Verstellfunktionen in der Schifffahrt, Transportanlagen in der Industrie.

Worin bestehen die Vorteile dieser elektrohydraulischen Einheiten?
Killing: Die Einheiten agieren unabhängig von jedem Hydrauliksystem, dank Batterie auch vom Laufen eines Motors.Ist die Position des Aktuators beliebig?
Schmidt: Die Einbaulage ist beliebig. Bei der ersten Generation musste noch angegeben werden, wie sie positioniert wird. Nun haben wir das Problem gelöst, sodass in jeder Position – stoß- und erschütterungsfest – der Ansaugpunkt unterhalb des Ölspiegels liegt und keine Luft in das Öl gelangen kann.  

In welchen Abstufungen stehen die Einheiten zur Verfügung?
Killing: Entsprechend der Kräfte, die ich brauche, stehen entweder 12 Volt- oder 24 Volt-Gleichstrom-Motoren zur Verfügung mit unterschiedlichen Leistungsaufnahmen. Lastkraftwagen haben in der Regel ein 24 Volt-Bordnetz, bei anderen Fahrzeugen oder Anwendungen sind das auch 12 Volt. Mit unterschiedlichen Kolbendurchmessern kombiniert mit verschiedenen Stangendurchmessern und drei Hüben, können wir schon eine recht ordentliche Matrix bieten.

Wie wählt ein Anwender die passende Einheit aus?
Killing: Kriterien sind die erforderliche Kraft beim Raus-/Reinfahren, die Geschwindigkeit und der Hub natürlich. Damit definiert sich der Rest im Prinzip mehr oder weniger von alleine. Temperatur, Vibration und Seitenlasten sollte man auch abprüfen. Ebenso die Einschaltzyklen und die Einschaltdauer.

Wie wartungsintensiv sind die Einheiten?
Killing: Die Antriebseinheiten werden betriebsbereit und wartungsfrei von uns geliefert. Das bietet schnelles Einbauen und einfache Inbetriebnahme sowie für lange Zeit einen sicheren Betrieb.

Wie sicher sind die Zylinder?
Killing: Die Druckbegrenzungsventile werden im Werk entsprechend der benötigten Kräfte eingestellt. Zusätzlich gibt es thermische Sicherungen, damit auch bei großen Temperaturschwankungen die Zylinder druckmäßig abgesichert sind. Rückschlagventile halten den Zylinder auch im ausgeschalteten Zustand der Einheit, sodass dieser auch ohne Stromzufuhr durch die Ventile arretiert wird.

Was für ein Öl wird in den Einheiten verwendet?
Schmidt: Das ist ein Automatik-Getriebeöl, ein ATF-Öl. Bei diesem ist die Schmierwirkung einmal besser als bei normalem Hydrauliköl und die Viskosität weniger temperaturabhängig. Und zum anderen ist durch die Additive die Schaumbildung geringer und die Alterungsbeständigkeit gegenüber Mineralöl höher. Damit hält die Einmalfüllung auch über einen längeren Zeitraum und unterstützt die Wartungsfreiheit.

Geht der Trend weg von der Hydraulik hin zur Elektronik?
Killing: Viele sagen: Wir gehen weg von der Hydraulik – das ist sauberer, ist preiswerter. Wenn man sich die Maschinen aber richtig anschaut, dann stellt man fest, dass das nicht der ganzen Wahrheit entspricht. Ich beschäftige mich seit 1985 mit Hydraulik. Seitdem wurde das Thema immer wieder diskutiert. Natürlich kommt es in einigen Teilbereichen zu Verschiebungen. Aber die Hydraulik bewegt solch große Kräfte in Verbindung mit hoher Geschwindigkeit, dass wir es nicht erleben werden, dass die Mehrzahl der Anwendungen elektrifiziert werden kann.

 

Der Compact EHA: Linearer Stellantrieb mit Hydraulikherz

Der neue Compact EHA zeichnet sich durch eine kraftvolle, zuverlässige Linearbewegung aus. Dieser elektro-hydraulische Antrieb von Parker Hannifin wurde als kompakte Einheit mit hoher Leistungsdichte bei niedrigem Gewicht für kleinere Hübe ausgelegt. Das Antriebssystem mit Elektromotor und Zahnradpumpe ist in den Tank integriert. Das geschlossene hydraulische System garantiert der Pumpe eine lange wartungsfreie Betriebsdauer. Dank Temperaturbeständigkeit zwischen -29 und 65 °C eignen sich die Einheiten auch für den Einsatz außerhalb von Gebäuden.

Die Leistungsdichte unterscheidet den Compact EHA von anderen Linearantrieben. Denn der doppeltwirkende Zylinder liefert bis zu 22 kN und kann über 100 mm/s Verfahrgeschwindigkeit erreichen. Die Kolbenstange aus rostfreiem Stahl sowie die Zylinderbohrung sind mit Dichtelementen aus NBR und Polyurethan ausgestattet. Dies verhindert nicht nur das Eindringen von Schmutz, sondern vermeidet gleichzeitig Leckagen. Die Hydraulikflüssigkeit befindet sich in einem in das einteilige Gehäuse integrierten Tank. Die Antriebseinheiten werden unter kontrollierten Bedingungen gespült, befüllt und versiegelt; denn eine lange Lebensdauer hängt auch von der Sauberkeit der Hydraulikflüssigkeit ab.

Dank der einfachen Plug & Play-Funktion ist der Compact EHA eine ideale Lösung in Einsatzbereichen, in denen andere, herkömmliche Linearantriebe nicht die erforderliche Kraft, Geschwindigkeit und Robustheit erbringen. Eingebaute Druckbegrenzungsventile schützen den Stellantrieb gegen Überlast. Um gleichzeitig Lasten sicher in Position zu halten, verfügen die Antriebe über integrierte Rückschlagventile. In den Ausführungen mit 12 V und 24 V Gleichstrom eignet sich der Compact EHA für eine Vielzahl von Anwendungen im mobilen und stationären Bereich sowie in der Gebäudeausrüstung. Beispiele finden sich in Baufahrzeugen, Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Energien, Fördertechnik, Gesundheitswesen, Landtechnik, Luft- und Raumfahrt, Marine oder Militär. Weitere Informationen unter:

www.compact-eha.com

www.parker.com