Pagina 24 van: Aandrijftechniek – nummer 4 – 2021
AANDRIJFTECHNIEK | juni 202124
De efficiëntiekaart van de motor voor de aandrijving en van de generator voor
energieterugwinning. Met een efficiëntie van respectievelijk 82 en 84 procent,
zijn deze aandrijvingen vergelijkbaar met elektromechanische varianten met
behoud van de voordelen van hydraulische aandrijvingen
oplopen. Aan het einde van de rit is de gebruiker dan zéker niet
goedkoper uit.
Hoogefficiënte hydraulische aandrijvingen
Om de voordelen van hydrauliek – een hoge krachtdichtheid
en compacte bouw – te behouden, maar de lage energie-efficiënte
door smoorkleppen op te lossen, ontwikkelde Bucher Hydraulics
een nieuw concept. Aan de basis ligt het idee dat smoringsver-
liezen van de stuur- en regelkleppen volledig zijn te voorkomen
wanneer elke hydraulische cilinder afzonderlijk door een eigen
elektromotor en pomp zou worden aangedreven.
Naast het efficiëntievoordeel levert deze opstelling nog meer
voordelen ten opzichte van de vaste opstelling van de elektromo-
tor, overbrenging en de spil van een elektromagnetische lineaire
aandrijving: de componenten van de hydraulische lineaire aan-
drijving zijn namelijk flexibel in en om machines en installaties
te plaatsen. Daarbij komen de compacte afmetingen van een
hydraulische cilinder volledig tot hun recht. Elektromotor en
pomp zijn vervolgens op een geschikte plek in de buurt te plaat-
sen waardoor de uiteindelijke aandrijving compact kan blijven.
Daarbij zijn vele andere eigenschappen van de klassieke hydrau-
liek – zoals bescherming tegen overbelasting, warmteafvoer,
demping of noodstop – eenvoudig te integreren.
Hydraulische pomp met 24 zuigers
Bovenstaande ideeën zijn toegepast in de Helax (‘hydraulic
electric linear axis’): een hydrostatische transmissie die elektri-
sche energie omzet in hydraulische energie voor het realiseren
van lineaire bewegingen. Daarbij was echter nog één probleem
te slechten: de beperkte betrouwbaarheid van de pomp in alle
werkpunten. Vooral bij hoge krachten en lage snelheden of bij
omkeren is deze beperkt wat ook de reden is waarom conventi-
onele hydraulische pompen het grootste verlies geven in juiste
lineaire aandrijvingen. Op zich ook niet zo vreemd: veel pomp-
principes zijn al meer dan een halve eeuw oud en eenvoudig
niet afgestemd op de huidige eisen die aan een hydraulische
aandrijving worden gesteld.
De oplossing is gevonden met de ontwikkeling van de
AX-pomp. Door het specifieke ontwerp met 24 zuigers is deze
in staat het hele werkgebied van een toerengeregelde servomotor
in te zetten met een hoge efficiëntie. Zonder het gebruik van
smoorkleppen. Ook bij lage snelheden geeft de pomp praktisch
geen mechanische wrijving waarmee de efficiëntie ongekend
hoog is. Bovendien is de oplossing in staat om ook hoge krachten
te leveren wanneer de snelheid naar nul loopt; een werkpunt dat
bij vele andere lineaire actuatoren minimaal kritisch maar meestal
gewoon verboden gebied is. Dit leidt tot een hoge nauwkeurig-
heid, ook over kleine afstanden met behoud van de voordelen van
elektrische cilinders ten aanzien van kracht, snelheid, robuustheid
en betrouwbaarheid.
Eigenschappen Helax
Wanneer we de verschillende onderdelen en hun onder-
linge werking nalopen, worden de eigenschappen van de Helax
inzichtelijk.
Ten eerste is de AX-pomp optimaal geschikt voor toerental
variabele toepassingen. Met 24 zuigers zijn de pulsaties zeer laag
en is er probleemloos en met een hoge betrouwbaarheid in alle
vier de kwadranten te werken. Het vermogen van de elektrische
aandrijving is daarbij volledig in te zetten.
Verder is er geen onderste toerentalgrens meer zoals deze bij
conventionele pompen strikt in de gaten moet worden gehou-
den. Door de hoge AX-efficiëntie – tot 94 procent – is het verlies
ongeveer gelijk aan het verlies van een opstelling waarin een
elektromotor met overbrenging is toegepast. Daarbij hebben de
Helax-aandrijvingen bovendien een laag geluidsniveau.
Geen specialistische kennis nodig
Conventionele hydraulische lineaire aandrijvingen zijn opge-
bouwd uit een groot aantal componenten. Al deze componenten
moeten nauwkeurig worden afgesteld en voor een specifieke
toepassing geoptimaliseerd. Hiervoor is specialistische hydrau-
lische kennis nodig. Omdat er in het curriculum van de huidige
opleidingen maar weinig aandacht wordt besteed aan hydrauliek
– zowel in Duitsland als in Nederland – ontbreekt deze kennis bij
veel bedrijven. In plaats daarvan weten medewerkers veel meer
over elektrische aandrijftechniek.
De inbedrijfname van een hydraulische lineaire aandrijving
zoals Helax is dankzij de On-Board-elektronica in combinatie met
specifieke software mogelijk zonder specialistische hydraulische
kennis. Kennis van elektrische aandrijftechniek is voldoende. De
overdracht van motion control signalen verloopt bijvoorbeeld
via CAN-bus waarbij de software de signalen in de gewenste
beweging omzet. De gebruiker hoeft zich niet in detail met de
eigenschappen van hydrauliek bezig te houden maar kan zich
volledig op de functie van zijn toepassing concentreren. De
hydraulische lineaire aandrijving is op deze manier op dezelfde
manier te integreren als een elektrische aandrijving.
Hoge positioneernauwkeurigheid en kracht
De totale efficiëntie van het aandrijfsysteem – bestaande
uit een omvormer, servomotor, AX-pomp en cilinders – loopt op
22-23-24-25_bucher.indd 24 26-05-21 16:46