Mit diesem Werkzeug wählen Sie in kürzester Zeit die passende Antriebstechnik aus

Jedes Produkt ermöglicht eine lineare Bewegung - nur welches Produkt passt zu Ihnen?

Philipp Schmalzhaf

von Philipp Schmalzhaf, Vertriebsleiter

12.09.2022

Sprecherbühne Museum Sinsheim

Eine Hubbewegung kann prinzipiell von drei Grundarten erledigt werden

Eigentlich ist eine lineare Bewegung ja kein großes Ding. Die Komplexität ein Teil von Punkt A nach Punkt B zu transportieren scheint auf den ersten Blick nicht gerade herausfordernd. Jedoch gibt es bei der Auswahl der Linearen Antriebstechnik wesentliche Unterschiede, die sich schlussendlich stark auf die Einsatzfähigkeit Ihrer Anlage auswirken. Unterschieden werden dabei grundsätzlich die Systeme von Hydraulik, Pneumatik und Elektromechanik.

  1. Bei Hydraulischen Antrieben ist das kraftübertragende Medium üblicherweise Hydrauliköl. Durch eine Pumpe wird ein Druck in einem Zylinderaufgebaut und dadurch vor- bzw. zurückgeschoben.
  2. Pneumatische Antriebe funktionieren nach dem gleichen Prinzip, mit dem Unterschied, dass nicht mehr Öl als Medium sondern Druckluft verwendet wird. Dabei erzeugt permanent ein Pumpenaggregat die Druckluft.
  3. Elektromechanische Antriebstechnik wandelt üblicherweise eine Drehbewegung in eine Linearbewegung um. Dabei basiert das Wirkungsprinzip auf Gleit- oder Rollreibung.

Hydraulische Antriebe

Hydraulik im generellen spielt seine Vorteile aus wenn große Kräfte mit hoher Einschaltdauer und Geschwindigkeit bewegt werden sollen. Dabei sind die Anschaffungskosten für einen einzelnen Zylinder relativ kostengünstig, sollte Pumpe und Peripherie bereits bestehen. Da hydraulische Antriebe mit Druckverhältnissen arbeiten ist auch ein rauer Betrieb mit Stößen unproblematisch für diese Antriebe.

Nachteilig bei Hubsystemen mit mehreren Zylindern ist die aufwändige Steuerung zum Druckausgleich. Wird auf einer Hubbühne die Last ungleich verteilt fahren die Zylinder unterschiedlich schnell aus, wenn keine entsprechende Steuerung vorhanden ist. Weiterhin führen Leckagegefahr und Wartungszyklen zu einem höheren Aufwand wie bei elektromechanischen Antrieben. Beim Thema Energiebilanz weißen die Zylinder zwar einen hohen Wirkungsgrad auf, aber die Pumpe zur Druckerzeugung muss 100% der Zeit den Druck aufrecht erhalten und benötigt dafür Energie.

Pneumatische Antriebe

Klammert man alle Betriebs- und Folgekosten aus, könnte man meinen Pneumatikzylinder sind eine sehr preiswerte Anschaffung. Die Zylinder an sich sind auch gegenüber elektromechanischen Antrieben eine sehr kostengünstige Lösung. Noch dazu wenn an der Anlage bereits Druckluft vorhanden ist. Wird jedoch dieses System in einer Neuanlage eingeführt, dann sollte man berücksichtigen, dass die Erzeugung von Druckluft eine der teuersten Varianten für Energieübertragung darstellt. Hinzu kommen viele Verluste durch ungewollten Luftaustritt und die Notwendigkeit das Aggregat zur Drucklufterzeugung permanent in Betrieb zu halten.

Dass Pneumatikzylinder weiterhin Einsatz finden sehen wir immer noch in vielen Branchen. Dabei wiegen die Vorteile, nämlich die Fähigkeit von extrem hohen Geschwindigkeiten gekoppelt mit 100% Einschaltdauer, schwerer als die genannten Nachteile. Hinzu kommt, dass das Medium Luft keinerlei Verschmutzung bei ungewolltem Austritt in die Umgebung verursacht.

Elektromechanische Antriebe

Spindelhubgetriebe, Elektrohubzylinder, Spindeldirektantriebe, Schubketten sind Systeme bei denen eine rotatorische Bewegung in eine lineare Bewegung umgewandelt wird. Dabei spielen Gleit- und Rollreibung eine wesentliche Rolle bei der Kraftübertragung. Im Bereich von Sicherheitstechnik spielt die Physik von Gleitreibung eine wesentliche Rolle - im Standard erreichen alle eingesetzten Trapezgewindespindeln von Spindelhubgetrieben statische Selbsthemmung. Der Zustand der Selbsthemmung bezeichnet die Fähigkeit auch bei Stromausfall die Last auf gleichem Niveau zu halten. Vorteilig ist außerdem, explizit bei Spindelhubanlagen, die einfache Kopplung mehrerer Hubgetriebe. Durch Verbindungselemente wie Kupplung, Verbindungswellen, Kardanwellen, Verteilergetriebe können mit kleinem Aufwand die Drehmomente an die richtige Stelle gebracht werden - und das unter Einsatz von einem einzigen Motor. Die Fähigkeit stromlos die Last zu halten macht, trotz des schlechten Wirkungsgrades von Hubgetrieben, die Anlage über die Lebensdauer wiederum zum absoluten Energiesparer.

Was in der Sicherheitstechnik hilft, führt beim Energiebedarf wiederum zu deutlich höheren Werten. Bei einer durchschnittlichen Effizienz von 30% bei Spindelhubgetrieben mit Trapezgewindespindeln geht 70% der Energie in Wärme über. Um keine Überhitzung zu riskieren, wird häufig eine Einschaltdauer von 20% pro Stunde als Limit angesetzt. Verbessert werden kann dieser Wert durch Einsatz von Kugelgewindespindeln. Auch die höheren Anschaffungskosten im Vergleich zu den vorher genannten Systemen für einzelne Hubsäulen wird in die Betrachtung mit einfließen.

Slider Hubgetriebe

Woher weiß ich, welches System für mich das Richtige ist?

Lernen Sie in kürzester Zeit die Stärken und Schwächen der jeweiligen Antriebssysteme kennen.

Alle drei genannten Systeme Hydraulik, Pneumatik und Elektromechanik haben ihre eigenen Vorteile. Sie müssen aber nicht schon alle jetzt kennen. Wir haben für Sie ein Auswahlsystem erstellt mit entsprechendem Punkteverfahren. Sie müssen lediglich noch festlegen welche Kriterien für Sie wichtig oder unwichtig sind.

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Für das Punkteverfahren empfehlen wir Ihnen die Tabelle in Excel anzulegen um so schnell die entsprechenden Wertänderungen zu sehen.

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Was sollten Sie bei der Auslegung von Hubanlagen beachten?

Sie haben sich für eine elektromechanische Hubanlage mit Spindelhubgetriebe entschieden? Dann kommt jetzt der nächste Schritt - Die Auslegung der Anlage

1. Prüfen Sie die statische/dynamische Belastbarkeit

Wenn Ihre Anlage bspw. eine Kraft von 7,5 kN halten und bewegen soll, ist das MJ2 Spindelhubgetriebe, welches bis zu 10 kN halten und bewegen kann, ausreichend. Bei der dynamischen Prüfung kommt die Leistungsgrenze mit ins Spiel. Ein MJ2 kann bei 20% Einschaltdauer/h bis zu 0,5kW vertragen.


2. Prüfen Sie die Knickkraft

Abhängig von der Spindellänge, dem Lagerungsfall und der Axialkraft kann es sein, dass die Spindel knickt. Besonders lange Spindeln sind dabei wesentlich anfälliger für entsprechendes Versagen. Die Knicksicherheit sollte zwischen 3...6 liegen. Die Prüfung auf Knickung erfolgt nach Euler oder Temajer.


3. Prüfen Sie die kritische Drehzahl für drehende Spindeln

Ebenfalls abhängig von der Länge ist die zulässige Spindeldrehzahl. Das gilt nur für Laufmutterausführung oder direkt angetriebene Spindeln. 𝙏𝙞𝙥𝙥: Erhöhen Sie die Spindelsteigung, dann können Sie die Spindeldrehzahl verringern.


4. Berechnen Sie die Lebensdauer für Kugelgewindespindeln

Im Gegensatz zu Trapezgewinden können Kugelgewinde theoretisch auf eine gewisse Lebensdauer ausgelegt werden. Verwenden Sie dafür die dynamische Tragzahl des Herstellers, sowie die Axialkraft und die Spindeldrehzahl.


5. Prüfen Sie die Selbsthemmung

Da Hubgetriebe häufig für Sicherheitsrelevante Anlagen eingesetzt werden, ist Selbsthemmung immer ein großes Argument. Der Grad der Selbsthemmung hängt von der Spindelsteigung ab. Liegt der Steigungswinkel über 4,5° haben Sie keine Selbsthemmung, bei 2,4° bis 4,5° erreichen Sie statische Selbsthemmung (also keine Bewegung aus dem Stillstand) und unter 2,4° erreichen Sie dynamische Selbsthemmung (Das System bremst selbst ab).


6. Tipps und Tricks für Geschwindigkeit, Einschaltdauer und Co.

Um Geschwindigkeit oder Einschaltdauerwerte zu erhöhen können folgende Maßnahmen umgesetzt werden

  1. Ölfüllung verwenden (Öl transportiert Wärme besser)
  2. Untersetzung verändern (Ist die Leistung zu hoch kann damit die Leistung reduziert werden ABER auch die Geschwindigkeit)
  3. Einsatz von Kugelgewinde (ein Wirkungsgrad von über 90% ermöglicht höhere Geschwindigkeit)
  4. Spindelsteigung erhöhen (Wirkungsgrad wird besser und höhere Geschwindigkeit)


Legen Sie mit uns gemeinsam die richtige Spindelhubanlage, Elektrohubzylinder, Schubkettenanlage aus. Kontaktieren Sie uns gerne.

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Philipp Schmalzhaf, Vertriebsleiter, hilft Ihnen gerne

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Philipp Schmalzhaf

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