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Aktuelles über den Linearantrieb

Linearmotor, Elektromotor, Kugelgewindetrieb, Kugelumlaufspindel, Elektrozylinder

iaiFachartikel

IAI stellt die Vorteile moderner elektrischer Zylinder gegenüber Pneumatik-Antrieben anhand der „Robo Cylinder“-Produktserie dar: Sie sind nicht anfällig gegen Lastschwankungen, ermöglichen ruckelfreies Anfahren und Anhalten, einfache Geschwindigkeitsregulierung und das Ansteuern von verschiedensten Positionen mit höchster Wiederholgenauigkeit.




Auch aus Kosten- und Umweltschutzgründen sind elektrische Zylinder aus einer modernen, nachhaltigen Produktion nicht mehr wegzudenken. Sie sparen Energie und tragen damit gleichzeitig zu einem „grünen“ Image für die produzierenden Unternehmen bei.

Das Unternehmen hat den Energieverbrauch für einen Druckluft-Zylinder und einen parallel laufenden elektrischen Zylinder (Robo Cylinder) ermittelt und verglichen. Der Vergleich fand unter identischen Bedingungen mit denselben Parametern statt: Druckhaltezeit, Energiekosten pro Einheit, Druckluftkosten pro Einheit, Geschwindigkeit, Zuladung, Hublänge, Umgebungstemperatur und Betriebsdauer. Die Kosten wurden dabei auf der Basis eines Industriestrompreises von 0,1 Euro pro kWh unter der Voraussetzung eines ununterbrochenen Betriebes und eines leistungsfähigen Kompressors berechnet. Dabei ergab sich, dass bereits kleine Undichtigkeiten erhebliche Kosten verursachen können. Ein Leckage-Loch von einem sechzehntel Zoll (1,6 mm) verursacht danach jährliche Zusatzkosten von 688 Euro, eine doppelt so große Leckage (3,2 mm) bereits 2750 Euro, während ein Loch von nur ¼ Zoll (6,4 mm) ein Unternehmen sogar den stolzen Betrag von 11.000 Euro pro Jahr kosten kann.

Selbst ohne ein sichtbares Loch lassen Leckagen - auch wenn sie nur so groß wie ein Nadelstich sind - die Energierechnung generell immer nach oben schnellen. Diese Undichtigkeiten können eine nicht zu unterschätzende Ursache für Energieverschwendung in einer industriell genutzten Druckluftanlage sein; in manchen Fällen kann der Verlust bis zu 20 bis 30 % der Kompressorleistung betragen. Wenn durch Leckagen der Luftdruck in der Anlage sinkt, arbeiten pneumatisch angetriebene Maschinen weniger wirtschaftlich - die Fertigungskosten steigen oft dramatisch.IAI2

Problemlösung: Elektrische Zylinder

Mit elektrischen Zylindern können diese teuren Verluste der Vergangenheit angehören. Die elektrischen Zylinder zeichnen sich durch eine einfach zu bedienende Software aus und bieten alle Vorteile einer hochqualitativen elektrischen Achse. Ihr effektiver Wirkungsgrad erreicht 80 bis 90 %, während der typische Gesamtwirkungsgrad einer Pneumatikanlage lediglich ca. 10 % beträgt.

Wenn sich die Zyklusfrequenz erhöht, steigt der Energiebedarf eines Pneumatikzylinders linear an, während der Stromverbrauch bei den energieeffizienten RoboCylindern konstant bleibt. Damit wird auch der Unterschied im Energieverbrauch mit der Anzahl von Arbeitszyklen pro Minute immer größer. Wenn beide Zylinder mit 10 Zyklen pro Minute arbeiten, beansprucht ein Robo Cylinder nur 1/3 der Energie des Pneumatikzylinders. Arbeiten beide Zylinder mit 30 Zyklen pro Minute, wird dieser Unterschied sogar noch deutlicher: Der Robo Cylinder benötigt nur ein Zehntel der Energie des Pneumatikzylinders. Damit stellen elektrische Zylinder eine sich schnell amortisierende Investition mit vergleichsweise hohem Einsparpotential dar.

Aber auch in der Präzision und bei den programmierbaren Optionen liegen elektrische Zylinder deutlich vorne, wie einige Beispiele zeigen: Die RoboCylinder ermöglichen eine Multi-Punktpositionierung von über 500 verschiedenen Positionen bei einer hohen Wiederholgenauigkeit von ±0,02 mm. So kann mit nur einer einzigen Produktionslinie eine Vielzahl von unterschiedlichen Produkten hergestellt werden.

Die Kraft (Schubkraft), die von den elektrischen Zylindern ausgeübt wird, kann durch eine einfache Anpassung der Positionswerte präzise geregelt werden. Auf diese Weise ist ein konstanter Druck möglich. Diese Funktion ist interessant beim Schieben, Klemmen, Erkennen, Pressmontieren oder Spannen von Werkstücken – und resultiert in einer höheren Produktionsqualität.

Sowohl Geschwindigkeit als auch Beschleunigung und Verzögerung der RoboCylinder können für jede Position exakt programmiert werden. Das verbessert die Zykluszeiten, kann Beschädigungen der Werkstücke drastisch verringern und die Produktqualität steigern.

Sinnvolles Warnsignal

Erreicht der Robo Cylinder einen bestimmten, voreingestellten Abschnitt, kann ein ausgehendes Signal ohne zusätzliche Sensoren automatisch erzeugt werden. Die Ausgabe eines solchen (Warn-)Signals kann für verschiedenste Anwendungen sinnvoll und notwendig sein. Da keine weiteren Sensoren dafür benötigt werden, spart das zusätzliche Investitionen für Sensorik sowie für deren Wartung und Betrieb.

Im Gegensatz zu pneumatischen Systemen können Robo Cylinder einen Schlitten an jeder beliebigen Stelle abstoppen und bis zum Halt verzögern, wenn sie ein externes Signal während des Betriebs erhalten. So können z. B. Kollisionen vermieden werden.

Beim kontinuierlichen Verfahren mit fester Wegstrecke ist eine wiederholte Bewegung auf Basis der Daten einer einzigen Position möglich. Das Arbeiten mit einem einzigen Positionsdatensatz ohne Eingabe vieler einzelner Positionen vereinfacht den Programmieraufwand deutlich. Eine gewünschte, feste Wegstrecke kann so schnell in eine Positionsdatentabelle eingegeben werden.

Die RoboCylinder der DC-Schrittmotor-Baureihen ERC2/RCP2 stoppen sofort und erzeugen keine Mikroschwingungen wie etwa bei konventionellen AC-Servomotor-Antrieben. Deshalb eignen sie sich beispielsweise für Messsysteme mit Kameras.


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