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HELAX – Hydraulisch-elektrische Linearachse mit AX Technologie

Der neue hydraulisch-elektrische Linearantrieb HELAX setzt lineare Bewegungen im Leistungsbereich von 20-300 kW, präzise mit höchster Effizienz um, und eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten.
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18.12.2020 | Geschrieben von Andreas Schnurrenberger

Was ist HELAX?

HELAX steht für Hydraulic Electric Linear Axis based on AX Technology. HELAX ist ein hydrostatisches Getriebe, welches elektrische Energie mit maximaler Effizienz in hydraulische Energie umwandelt und lineare Bewegungen mit höchster Präzision ermöglicht. Diese anwendungsspezifischen Systemlösungen setzen nicht nur neue technologische Maßstäbe, sondern leisten auch einen großen Beitrag zur Nachhaltigkeit.

Ohne Reibung kein Verschleiß

Die spezielle 4-Quadranten fähige Pumpe AX bildet das Herzstück der HELAX. Aufgrund ihrer einzigartigen Konstruktion kann der gesamte Betriebsbereich von Servomotoren mit hoher Effizienz abgebildet werden: Selbst bei kleinsten Drehzahlen weist die Pumpe beinahe keine mechanische Reibung (Anfahrwirkungsgrad bis 99 %) auf. Damit meistert die HELAX große Kräfte bei Drehzahlen um die Null herum – ein Betriebspunkt, der für viele andere Linearantriebe kritisch oder sogar verboten ist. Nicht so bei HELAX, denn wo beinahe keine Reibung ist, entsteht auch so gut wie kein Verschleiß!

Das weitgehend reibungsreduzierte, hydrostatische Getriebe ermöglicht damit die präzise Kontrolle großer Kräfte bei kleinen Wegen, wie das inverse Pendel schön illustriert.

HELAX – Hydraulic Electric Linear Axis based on AX Technology

Hohe Leistungsdichte, hoher Arbeitsdruck und niedrige zulässige Drehzahl: AX-Pumpen sorgen für präzise Arbeitsbewegungen und bilden so den idealen Antrieb für dezentrale lineare Achsen.

Maßgeschneiderte Lösungen für einen breiten Einsatzbereich

Für stationäre Maschinen zeigt sich ein breiter Einsatzbereich: Das hocheffiziente, reibungsarme hydrostatische Getriebe sorgt für eine präzise Steuerung von linearen Bewegungen auch bei großen Kräften und ändernder Lastrichtung. Dies eröffnet beispielsweise neue Möglichkeiten in der Prozesstechnik von Produktionsmaschinen und Prüfeinrichtungen hinsichtlich Teilequalität, Durchlaufzeit und Lebensdauer. Durch den modularen Aufbau kann die HELAX Systemlösung sehr einfach an verschiedenste Zylinderdimensionen angepasst werden.

Image 03_HELAX_Linearantrieb_EDITED.jpg
Abbildung 1: Hydraulik löst die starre Kopplung elektromechanischer Antriebe auf, Motor und Pumpe lassen sich praktisch beliebig positionieren und über Druckschläuche mit dem Zylinder verbinden.

In elektrifizierten mobilen Maschinen werden Verluste konsequent auf ein Minimum reduziert. Ein Zahlenbeispiel: Weist eine herkömmliche Pumpe eine Verlustleistung von 5,2 kW auf, so beträgt die Verlustleistung unter gleichen Bedingungen bei der neuen Bucher Hydraulics AX-Pumpe nur 1,6 kW. Das spart insbesondere bei Batteriebetrieb enorm teure Batteriekapazitäten. Die Batterie kann entweder kleiner und günstiger dimensioniert, oder die Laufzeit entsprechend verlängert werden, wie Beispielrechnungen und erste Erfahrungen belegen.

Der HELAX-Linearantrieb eignet sich auch sehr gut für Anwendungen, bei denen Energie zurückgewonnen werden kann. Hier geht der hohe Wirkungsgrad – Gesamtwirkungsgrad bis 84 % – des rückspeisefähigen Linearantriebes sogar quadratisch in die Energiebilanz ein, und ermöglicht damit die Rekuperation bei Anwendungen, bei denen diese zuvor aus wirtschaftlicher Perspektive nicht sinnvoll war.

Die On-Board-Elektronik sorgt dafür, dass sich das lineare Getriebe für den Maschinenbauer einfach ansteuern lässt. Die Vorgabe von Motion-Control-Signalen erfolgt z. B. mittels CAN-Bus, die Software setzt die Signale in die gewünschte Bewegung um. Der Anwender muss sich nicht im Detail mit den Eigenschaften der Hydraulik beschäftigen. Er kann sich ganz auf die Funktion seiner Anwendung konzentrieren. Der hydraulische Linearantrieb lässt sich also so einfach wie jeder E-Antrieb ins System integrieren.

Lesen Sie hier das Interview mit Dierk Peitsmeyer, Produktportfolio-Manager bei Bucher Hydraulics zum Thema „Warum brauchen wir mehr Effizienz in der Hydraulik?"

Hocheffiziente, elektrisch angetriebene Lösungen 

Durch den modularen Aufbau kann die HELAX-Systemlösung sehr einfach an verschiedenste Zylinderarten angepasst werden. Die neue AX-Pumpe von Bucher Hydraulics versorgt das System dabei mit geregeltem Volumenstrom ohne Drosselverluste.

Die HELAX Vorteile auf einen Blick:
  • Hydraulische Linearantriebe mit AX-Pumpen regeln auch große Massen und hohe Kräfte dynamisch und präzise
  • Leistungsfähigkeit vergleichbar oder besser als die elektro-mechanischer Linearantriebe
  • Leise und vibrationsarm
  • Dynamisch, präzise und direktHocheffizient als Motor und Generator
  • Verschleiß- und wartungsarm, robust und zuverlässig wie ein herkömmlicher Hydraulikantrieb
  • Leichter und kompakter als mechanische Lösungen
  • Flexible Anordnung der Komponenten (Mechanik nur starre Anordnung möglich)
  • Einfache Installation und Inbetriebnahme
  • Keine speziellen Hydraulikkenntnisse erforderlich
  • Für Parametrierung reichen Kenntnisse der elektrischen Antriebstechnik
  • Hoher Systemwirkungsgrad mit Energierückgewinnung bis 84 %, vergleichbar oder höher als Elektro-Mechanik

Dezentrale Linearantriebe tragen in idealer Weise dazu bei, die Forderungen der Energieeffizienzstrategie 2050 zu erfüllen. Die AX-Pumpen garantieren einen zuverlässigen Betrieb mit hoher Performance bei geringer Verlustleistung. Dabei bleiben die bekannten Vorteile des Hydraulikzylinders weiterhin vollständig erhalten.

Betrachtet wird dabei das gesamte System und nicht mehr nur die einzelne Komponente. Vernetzte Antriebe ermöglichen dadurch ein energiesparendes Management.

Lesen Sie hier den kompletten Fachartikel
Fachartikel_dezentraler Linearantrieb HELAX_100-de
PDF | 2.7 MB

Weiterführende Informationen

Produktseite: Servohydraulische Achsen - HELAX

Produktseite: Axialkolben-Pumpen AX

NewsBlog Artikel: Mehr Effizienz in der Hydraulik

NewsBlog Artikel: Wie Hydraulik mit 1,2 Tonnen jongliert

NewsBlog Artikel: Nachhaltige Entwicklung durch Innovation

NewsBlog Artikel: Hocheffiziente Pumpe für die elektrifizierte Arbeitsmaschine

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Tags: Elektrifizierung, Nachhaltigkeit, Smart Solutions
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