Kunnen lineaire bewegingen op machines en installaties beter pneumatisch of beter elektrisch worden uitgevoerd? Hoe efficiënt zijn deze en wat zijn de eigenschappen en kosten van elk van beide technologieën? Zoals altijd is uiteindelijk de applicatie bepalend, maar genoemde aspecten spelen een meer dan gemiddelde rol.
Op het gebied van de lineaire aandrijvingen is de concurrentiestrijd tussen pneumatische aandrijftechniek en elektrische aandrijftechniek het grootste. De pneumatiek kent zijn grootste toepassing in het zuiver gestuurde automatiseringsgebied. De elektrische aandrijvingen daarentegen zijn vooral te vinden bij vrij programmeerbare bewegingen.
Directe aandrijvingen (direct drive) vormen absoluut de trend. Ondersteund door de reclameboodschappen van menig fabrikant — namelijk dat elektrische assen gelijke of betere prestaties leveren dan pneumatische assen — wordt ook het kostenaspect op de lange termijn in de strijd geworpen. Van belang is immers ook het meest gunstige energieverbruik.
Een goede vergelijking tussen elektrische en pneumatische aandrijvingen is overigens moeilijk, omdat er bij elektrische aandrijvingen zeer verschillende toepassingen zijn. Het is daarom noodzakelijk voor een zinvolle vergelijking de aandrijving doelgericht uit te wisselen.
Pneumatische cilinders zijn robuust, eenvoudig, goedkoper in aanschaf en gemakkelijk te onderhouden. Er is een scala van op een bepaald marktsegment gerichte uitvoeringen leverbaar (foto: Paul Quaedvlieg)
Technische en economische aspecten
Bij de technische criteria heeft de pneumatiek wat belastbaarheid en geschiktheid voor overbelasting aangaat, duidelijk voordelen. De goede bestandheid tegen overbelasting wordt ten eerste verkregen door de eenvoudige, constructieve opbouw van pneumatische aandrijvingen en ten tweede door de 100% inschakeltijd bij het aanleggen van de maximale belasting. De aandrijfkracht en zijn dynamiek, de krachtopbouw en de krachtsverandering vormen wezenlijke aspecten van deze aandrijftechnologie.
Bij elektrische aandrijvingen kan de maximale belasting op grond van de opwarmingsverschijnselen maar kort worden aangebracht en onderhouden. Om deze opwarming binnen de perken te houden, vormt dikwijls maar 20% van de maximale belasting de nominale kracht die voor 100% inschakelduur wordt toegelaten. Om deze grenzen te verleggen en langere belastingstijden mogelijk te maken, worden de aandrijvingen bij bijvoorbeeld werktuigmachines van een waterkoeling voorzien.
Om de pneumatische eigenschappen uit te breiden ten behoeve van nauwkeurige positionering, baanregeling, krachtregeling, enzovoorts zijn knowhow en het gebruik van bijkomstige componenten zoals sensoren en ventielen noodzakelijk zoals deze reeds bekend zijn bij de elektrische aandrijvingen. De toepassing van moderne sensoren en ventielen openen meer deuren voor de pneumatiek, waarbij klassieke kenmerken zoals eenvoud, robuustheid, economie, vermogensdichtheid en toegankelijkheid natuurlijk ook nog altijd een voordeel vormen.
Kostenplaatje belangrijk
Elk aandrijfsysteem heeft zijn voordelen en toepassingsgebieden waar het duidelijke voordelen biedt. In het algemeen wordt de aandrijftechniek door elektrische aandrijvingen gedomineerd. We zien dit ook bij de hydraulische aandrijvingen die in bepaalde segmenten (bijvoorbeeld in de automobiel- en luchtvaarttechniek) worden verdrongen.
Het overlappingsgebied van elektrische en pneumatische aandrijvingen is ook groot, hoewel de pneumatiekleveranciers de nodige inspanningen doen met nieuwe technieken om mee te kunnen blijven dingen bij positioneer- en andere geregelde toepassingen. Uiteindelijk dient elke toepassing individueel bekeken te worden als functie van het totale kostenplaatje van zowel installatie als gebruik achteraf.
Een uitgebreide versie van dit artikel verschijnt binnenkort in Aandrijftechniek nummer 5.
