Egy váltás számos előnnyel jár

Folyadéktechnikai rendszerek több helyen veszítenek energiát. Egy elektromechanikus aktuátor azonban általában a bemeneti teljesítményének 80 százalékát adja át. (Kép: Ewellix-csoport)

Az elektromechanikus megoldásokra való áttérés egyértelmű előnyöket kínál a felhasználónak a teljesítmény terén, … (Kép: Ewellix-csoport)

…Egyszerűség… (Kép: Ewellix-csoport)

…és a létesítmények környezetbarátsága. (Kép: Ewellix-csoport)

A CASM-aktuátorokat rendkívül nagy teljesítményre és hosszú élettartamra tervezték. A kiváló minőségű csapágyak és golyó- valamint menetorsók alacsony súrlódásukkal energiahatékonyságot biztosítanak, valamint alacsony axiális játékkal nagy precizitást. (Kép: Ewellix-csoport)

Az Ewellix LEMC-sorozatú új aktuátorai, amelyek nagyobb terhelésű alkalmazásokhoz készültek, bolygókerekes csavart használnak golyóscsapágy helyett. Ezáltal az aktuátor nagyobb teljesítménysűrűséggel rendelkezik, mint a hagyományos kivitelek, és ellenállóbb a környezeti erős vibrációkkal szemben. (Kép: Ewellix-csoport)

Ha eddig a mérnökök nagy erőket tudtak kifejteni vagy nehéz terheket mozgatni, hidraulikus hajtásokat választottak elsőként. Azonban a folyadéktechnikai rendszerek komoly konkurenciát kapnak a lineáris mozgások világában: elektromekanikus aktuátorok, amelyek precíziós golyó- vagy görgőmenet hajtásból állnak, elektromotor és fogaskerék segítségével mozgatva. Az elektromekanikus rendszerek számos előnnyel rendelkeznek teljesítmény, környezetbarát működés, összetettség és költségek terén.

Az új generációs elektromekanikus aktuátorok lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy hidraulikus és pneumatikus hengereket helyettesítsenek számos kihívást jelentő alkalmazásban – mind a gyári automatizálásban, mind mobil gépeknél. Nemcsak a teljesítmény, hanem a költségelőnyök is szerepet játszanak a váltásban.

Átgondolás megéri

Az elektromekanikus rendszerek kisebbek és könnyebbek, mint folyadéktechnikai párjaik. A nagy méretű szivattyúk, akkumulátorok, olajtartályok és csövek elmaradnak, mivel a motor közvetlenül az aktuátorhoz csatlakozik. A rendszerek nem igényelnek nyomás alatt álló olajat – ez csökkenti a tűz, környezetszennyezés és munkahelyi balesetek kockázatát. Emellett hangosabb működésük is alacsonyabb, mint a folyadéktechnikai berendezéseké.

Az elektromekanikus rendszerek ezen felül jelentős teljesítményelőnyöket kínálnak. Szélesebb fordulatszám- és teljesítmény-tartományban működhetnek, mint a hidraulikus rendszerek, és magasabb pozícionálási pontosságot nyújtanak ugyanakkora teljesítmény mellett. A hidraulikus olajok viszkozitása idővel és hőmérséklet hatására változhat, ami negatívan befolyásolja a gép teljesítményét. Az elektromekanikus rendszerek azonban folyamatosan precíz toleranciákkal működnek. A mozgó alkatrészek megbízható gördülőcsapágy-technológián alapulnak, így előre jelezhető azok élettartama bizonyos működési feltételek mellett.

Mivel nincs szükség további szabályozó szelepekre vagy egyéb kiegészítőkre, az elektromekanikus aktuátorok könnyen integrálhatók egy gép elektronikus vezérlésébe. Ráadásul gyors válaszidejükkel, pozícionálási és ismétlési pontosságukkal megkönnyítik a bonyolult mozgások programozását és a gépek gyors alkalmazkodását különböző folyamatkövetelményekhez.

Hol a csapda?

Az elektromekanikus rendszer beszerzési ára magasabb, mint a hidraulikus gépeké. Azonban, ha az egész életciklusra vetítjük ki a költségeket, más kép rajzolódik ki: az elektromekanikus aktuátorok megtakarítási lehetőségeket kínálnak, amelyek messze meghaladják a magasabb kezdeti költségeket. Ennek hat fő tényezője van:

1. Energiahatékonyság. A hidraulikus rendszerek több ponton veszteséget szenvednek, elsősorban az elektromos energia mozgássá alakításánál a hidraulikus szivattyú hajtására. Ezenkívül veszteségek keletkeznek a szivattyúban, a folyadék súrlódásánál az átviteli csöveken és az aktuátoron. Összességében egy hidraulikus rendszer csak a hajtási teljesítményének körülbelül 44%-át adja át. Az elektromekanikus rendszerek viszont csak a motor hatásfokának határain és a hajtás- és áttétel-alkatrészek súrlódásánál veszítik el az energiát. Egy elektromekanikus aktuátor általában a bemeneti teljesítményének 80%-át adja át. Emellett a hidraulikus szivattyúk a legtöbb alkalmazásban folyamatosan működnek, hogy megfelelő reakcióidőt biztosítsanak. Az elektromekanikus aktuátorok energiafelvétele kikapcsolt állapotban nulla, működés közben pedig csak rövid ideig használják maximális energiaigényüket. Ezért a magasabb kezdeti költségek gyors megtérülése az energia megtakarításával néhány hónapon belül megtörténik.

2. Csökkentett hőtermelés. A hidraulikus gépekben elveszett energia hővé alakul. Precíziós alkalmazásokban, például műanyagtermékek gyártásánál, ezt a hőt hűtőberendezésekkel kell elvezetni, ami növeli az összenergia-igényt. Az elektromosan működtetett gépek hatékonysága magasabb, így csak kb. 35%-át igénylik a hidraulikus megoldás hűtési energiájának.

3. Rövidebb ciklusidők. Az elektromekanikus aktuátorok gyorsabb működést és jobb szabályozhatóságot tesznek lehetővé, például az autóipari robotponthegesztésben. A robotkaron lévő fogót minden hegesztés után ki kell nyitni, hogy a kar a következő hegesztési helyhez tudjon lépni. A folyadéktechnikai rendszerek teljesen kinyitják a fogót minden hegesztés után. Az elektromekanikus rendszerek viszont úgy programozhatók, hogy csak annyira nyissanak, amennyire szükséges a fogó új pozícionálásához. Egy japán autógyártó, aki elektromekanikus hegesztőfogót alkalmazott karosszéria-gyártásban, 10%-kal növelte a termelékenységet – ez 100 plusz karosszériát jelent naponta.

4. Jobb anyagkihasználás. A pontosabb és következetesebb működés miatt az elektromosan hajtott gépek általában kétszer akkora ismétlési pontossággal rendelkeznek, mint a hidraulikus alternatívák. Ez növeli a minőséget és csökkenti a selejtet. Még alacsonyabb precizitású termékek gyártásánál is az így elért megtakarítások meghaladhatják a magasabb elektromekanikus rendszer költségeit két év alatt vagy kevesebb idő alatt.

5. Növelt üzemidő. Az elektromekanikus rendszerek kevesebb kopó alkatrésszel rendelkeznek, mint a folyadéktechnikai gépek, és ezek a golyósorsóban és a fogaskerékben találhatók. A hidraulikus berendezések viszont egy egész hálózatot alkotnak szelepekkel, csövekkel, szűrőkkel és tömítésekkel. Egy rendszerhiba miatt az egész gép leállhat, amíg a problémát fel nem ismerik és meg nem oldják. Egy aktuátor hibája esetén a felhasználó általában gyors csere révén orvosolhatja a problémát. Az üzemidő és a gép rendelkezésre állása így általában 2%-kal magasabb elektromekanikus rendszereknél, mint hidraulikusaknál. Ez növeli a teljesítményt és csökkenti az egységnyi termék gyártási költségét.

6. Egyszerűbb karbantartás. Az elektromekanikus gépekhez csak alacsony folyamatos működési költségek tartoznak. A felhasználóknak nem kell olajat, szűrőket vagy tömítéseket vásárolniuk. Nem kell leállítaniuk a gépet ezek cseréjéhez, nem költenek pénzt szivárgások és kifolyó folyadékok megelőzésére vagy javítására. Az elektromekanikus rendszerek teljesen integrált szenzorokkal is felszerelhetők az állapotfigyeléshez, amelyek figyelmeztetik a működtető és karbantartó személyzetet a lehetséges problémákra, még mielőtt váratlan leállás történne.

Ezek a tényezők összesen több tízezer eurós megtakarítást tesznek lehetővé egy tipikus gyártási gép esetében évente. Körülbelül ennek a megtakarításnak a fele az alacsonyabb energiafogyasztásból származik. A másik fele más területeken jelentkezik.

Új generációs elektromekanikus aktuátorok

Az Ewellix a legújabb elektromekanikus aktuátorok generációjában is kihasználja ezen alkatrészek összes konstrukciós előnyét, és továbbfejleszti azokat, hogy termékeit még erőteljesebbé, tartósabbá és könnyebben integrálhatóvá tegye.

A CASM-sorozat például az Ewellix által kifejlesztett, kihívást jelentő alkalmazásokhoz az automatizált nagysebességű és nagy sorozatgyártásban. A CASM-aktuátorok helyettesíthetik a pneumatikus hengereket meglévő gyártási berendezésekben. Moduláris felépítésűek, minden szabványos méretben elérhetők, és különböző motortípusokkal működtethetők. Ez megkönnyíti a felhasználók számára, hogy minden aktuátort ugyanabból a gyártótól származó motorral szereljenek fel, így egyszerűbbé téve a pótalkatrész-kezelést. Széles választékban elérhetők opciók és kiegészítők, amelyek megkönnyítik a beillesztést számos alkalmazásba.

A CASM-aktuátorok rendkívül magas teljesítményre és hosszú élettartamra vannak tervezve. Kiváló minőségű csapágyak és golyós- és menetorsók alacsony súrlódásukkal energiahatékony működést biztosítanak, valamint alacsony axiális játékukkal nagy precizitást. A berendezések élettartamra kenhetők, így kevés karbantartást igényelnek. Beépített szűrőkkel és tisztítórésszel vannak ellátva, hogy megakadályozzák a por és szennyeződés okozta károkat. Egy mágnesgyűrű és egy bordázott alumínium profilház megkönnyíti külső szenzorok beépítését.

A gépvezérlés és a rendszerintegráció további egyszerűsítése érdekében a CASM-sorozat csúszótekercs nélküli egyenáramú motorral van felszerelve, mozgásvezérlővel, fékkel és opcionálisan mezőhálózati interfésszel. Ezért a felhasználóknak nincs szükség külső motorvezérlésre. Ez csökkenti a telepítési költségeket és egyszerűsíti a kábelezést, mivel a motorokat egyetlen kábelen keresztül lehet táplálni és vezérelni. A Ewellix programozócsomag grafikus felületén keresztül a felhasználók könnyen konfigurálhatják a gépeket és beállíthatják az összes motorparamétert. Legfeljebb 14 különböző aktuátorállás és a hozzájuk tartozó sebességek, gyorsulások és késleltetések tölthetők be a motorba. A gép vezérlése ezután PLC-vel vagy egyszerű kapcsolókkal történik. Így egy nagyon költséghatékony, önálló mozgásvezérlő rendszer jön létre kisebb gépekhez.

A Ewellix új LEMC-sorozatú aktuátorai, amelyek nagyobb terheléshez készültek, egy bolygóspirálorsót használnak a golyósorsó helyett. Ez magasabb teljesítménysűrűséget biztosít, mint a hagyományos kivitelek, és ellenállóbb a környezeti rezgésekkel szemben. A CASM-sorozathoz hasonlóan a LEMC-sorozat is moduláris felépítésű, és sokféle alkalmazásra, valamint különböző motortípusokra konfigurálható. A hagyományos szervomotorok mellett beépített áttétellel és intelligens váltómotorral is működtethető. Ez további biztonsági és gépvédelmi funkciókat biztosít, például beépített soft starttal. A vezérlés NFC (Near Field Communication) technológiára van felkészítve, így a karbantartó személyzet kényelmesen végezhet beállításokat okostelefonnal.