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Elektrische Linearzylinder für vollelektrische Baumaschinen
Die Antriebstechnik, die Ihre Maschinen heute benötigen – und die Präzision, die Ihre Strategie für die Zukunft erfordert.
Wenn Präzision und Autonomie das Ziel sind, setzen EMAs neue Maßstäbe
Eine hydraulische Betätigung ist möglich. Sie ermöglicht Automatisierung, Präzisionssteuerung und fortschrittliche Maschinenfunktionen – doch dafür sind zusätzliche Hardware, externe Sensoren und Komponenten mit physikalischen Einstellungsgrenzen erforderlich. Wenn sich ein Hydrauliksystem anders verhalten soll, muss oft auch die Hardware entsprechend angepasst werden. Ein Ventil wird ausgetauscht. Eine Armatur wird ersetzt. Die Grenzen werden durch die installierten Komponenten bestimmt.
EMAs verfolgen einen anderen Ansatz. Präzise Positions- und Geschwindigkeitserfassung sind von Anfang an in das System integriert. Bewegungsprofile, Grenzwerte, Sanftanlauf/-stopp sowie koordiniertes Mehrachsenverhalten werden per Software konfiguriert und aktualisiert – ganz ohne Hardware-Änderungen. Der Optimierungsspielraum ist physikalisch unbegrenzt.
Damit sind EMAs die richtige Wahl für kompakte Off-Highway-Maschinen, bei denen eine hochpräzise Steuerung und ein autonomer Betrieb angestrebt werden. Bei großen Off-Highway-Maschinen, bei denen Leistungsdichte und Kosten die entscheidenden Faktoren sind, bleibt die Hydraulik die geeignete Lösung. EMAs sind kein universeller Ersatz – sie sind das richtige Werkzeug für eine spezifische und wachsende Bandbreite von Anwendungen, bei denen softwaregesteuerte Präzision und Autonomie am wichtigsten sind.
Elektrische Linearzylinder für Schwermaschinen
Die elektrischen Linearantriebe von Moog Construction, auch als elektromechanische Aktuatoren (EMA) bezeichnet, sind speziell für vollelektrische und hybride Baufahrzeuge im Off-Highway-Bereich entwickelte Antriebskomponenten. Sie wandeln elektrische Energie in eine kraftvolle, präzise gesteuerte Linearbewegung um – und sind so ausgelegt, dass sie den Anforderungen an Kraft und Geschwindigkeit der Hydraulikzylinder entsprechen, mit denen sie zusammenarbeiten oder die sie ersetzen.
Jeder Zylinder basiert auf einer Präzisions-Kugelumlaufspindel mit Getriebe, die von einem integrierten Motor angetrieben wird und über Strom- und Signalanschlüsse für eine unkomplizierte Integration in Ihre Steuerungsarchitektur verfügt. Das Ergebnis ist ein in sich geschlossener, hochkraftfähiger Aktuator, der sich nahtlos in Ihre bestehende Maschinenarchitektur einfügt und den Weg für eine neue Generation softwaregesteuerter Funktionen ebnet.
Es handelt sich hierbei nicht um serienmäßige Komponenten, die für den Einsatz im Bauwesen angepasst wurden. Sie wurden von Grund auf für die anspruchsvollen Arbeitszyklen beim Heben, Kippen sowie bei der Ausleger- und Stielbetätigung in Ladern, Baggern und anderen Off-Highway-Maschinen entwickelt.
Was EMAs ermöglichen
Ermöglicht Autonomie
Autonome und halbautonome Maschinen erfordern präzise, wiederholbare und softwaregesteuerte Bewegungen. Servomotorbetriebene EMAs mit Absolutwertgebern unterstützen koordinierte Mehrachsenbewegungen, adaptive Bewegungsprofile, sanften Start und Stopp sowie Positionshaltung – alles per Software einstellbar und drahtlos aktualisierbar. Der Bobcat T7X ist ein praktisches Beispiel dafür, wie dies in der Produktion aussieht. Hydrauliksysteme können dieses Maß an Softwareintegration nicht unterstützen.
Hervorragende Präzision und fortschrittliche Funktionen
Die direkte Positions- und Geschwindigkeitssteuerung mit Absolut-Encodern ermöglicht eine Mikropositionierung und Bewegungswiederholgenauigkeit, die mit Hydrauliksystemen mit offenem Zentrum nicht erreicht werden können. Diese Präzision eröffnet praktische, fortschrittliche Funktionen: So nutzt beispielsweise die automatische Wiegefunktion die vom Stellantrieb gelieferten Daten zur Schaufelkraft, um das Nutzlastgewicht in Echtzeit anzuzeigen – wodurch Bediener ohne zusätzliche Sensoren einen Messwert wie beispielsweise 1.800 lbs erhalten. Genau diese Art von Alleinstellungsmerkmalen prägt eine Produkt-Roadmap.
Geringere Gesamtbetriebskosten
Die Anschaffungskosten für elektrische Linearzylinder sind höher als die für Hydraulikzylinder. Die Lebenszykluskosten sind jedoch niedriger. Da keine Hydraulikflüssigkeit zum Einsatz kommt, entfallen Ölwechsel, Schlauchwechsel, Wartungsarbeiten aufgrund von Leckagen sowie das Risiko einer Verunreinigung. Integrierte Sensoren – Drehmoment, Strom, Position, Temperatur – liefern Diagnosedaten für die vorausschauende Wartung und reduzieren so ungeplante Ausfallzeiten. Für OEMs, die im Lebenszyklusdenken denken, sprechen die Zahlen für EMAs.
Hohe Kraftabgabe – über 130 kN
Unsere elektrischen Linearzylinder liefern Spitzenkräfte von deutlich über 130 kN und erfüllen damit die Anforderungen anspruchsvoller Arbeitszyklen bei Hub-, Kipp-, Ausleger- und Stielanwendungen. Für Anwendungen, bei denen kontinuierlich sehr hohe Kräfte erforderlich sind, stellen Hybridarchitekturen, die Hydraulik mit EMA-Steuerung kombinieren, ebenfalls eine sinnvolle Lösung dar.
Wichtige Leistungsdaten:
| Allgemeine Leistungsmerkmale | |||
|---|---|---|---|
| Technische Daten | Serie 5 | Serie 6 | Serie 8 |
| Spitzenkraft e (Ausfahren und Einfahren) |
106 kN (23.830 lbf) |
190 kN (42.710 lbf) |
249 kN (55.980 lbf) |
| Leerlaufdrehzahl mm/s (in/s) |
400 (16) |
500 (20) |
400 (16) |
| A Länge mm (Zoll) |
515 + Hub (20,3 + Hub) |
508 + Schlag (20 + Schlag) |
732 + Hub (28,8 + Hub) |
| B Länge mm (Zoll) |
354 mm (13,9) |
388 mm (15,3) |
544 mm (21,4) |
| C Länge mm (Zoll) |
162 mm (6,4) |
210 mm (8,3) |
270 mm (10,6) |
| Betriebsspannung | 400 V – 800 V | ||
| Stöße und Vibrationen | 50 g, 6 g | ||
| Umweltbewertungen | IP66 und IP67 (geschützt gegen Abspritzen mit einem Schlauch und kurzzeitiges Eintauchen) -40 °C bis +85 °C (Umgebungstemperatur) |
||
Eigene Entwicklung und Fertigung
Moog liefert mehr als nur Komponenten. Wir bieten Ihnen eine umfassende Entwicklungspartnerschaft. Unsere elektrischen Linearantriebe werden im eigenen Haus entwickelt und gefertigt, sodass Sie direkten Zugang zum Ingenieurteam haben, das hinter dem Produkt steht. Von der Entwurfsprüfung in der Frühphase bis hin zum Kundendienst vor Ort arbeiten wir eng mit Ihrem Team zusammen, um einen Antrieb zu integrieren, der zu Ihrer Maschine, Ihrem Zeitplan und Ihrer Softwarearchitektur passt.
Das bedeutet schnellere Konstruktionsiterationen, engere Toleranzen und einen einzigen Ansprechpartner vom Lastenheft bis zur Produktion.
Wo sich lineare Elektrozylinder von Moog bewähren
Unsere elektrischen Linearzylinder kommen in einer Vielzahl von vollelektrischen und hybriden Off-Highway-Anwendungen zum Einsatz, darunter:
- Kompakte Raupenlader und Radlader (Hub- und Kippfunktionen)
- Bagger (Ausleger, Stiel und Schaufel)
- Teleskoplader
- Spezialfahrzeuge für den Bau in Elektrifizierungs-Roadmaps
Der Bobcat T7X – ein vollelektrischer Kompakt-Raupenlader – ist ein praktischer Beweis dafür, was elektrische Antriebstechnik im großen Maßstab leisten kann.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein elektrischer Linearzylinder?
Ein elektrischer Linearzylinder, auch als elektromechanischer Aktuator (EMA) bezeichnet, ist eine Vorrichtung, die elektrische Energie in präzise gesteuerte lineare mechanische Kraft umwandelt. Er nutzt eine Baugruppe aus Motor, Getriebe und Kugelumlaufspindel, um eine kontrollierte lineare Bewegung zu erzeugen, wobei Absolutwertgeber eine direkte Positions- und Geschwindigkeitsrückmeldung ermöglichen. Die elektrischen Linearzylinder von Moog sind für die hohen Kraft- und Zyklusanforderungen schwerer Baumaschinen im Off-Highway-Bereich ausgelegt.
Warum sollte sich ein Erstausrüster für EMAs anstelle von Hydraulik entscheiden, wenn die Hydraulik doch bereits funktioniert?
Der Grund dafür ist nicht, dass die Hydraulik nicht funktioniert – sondern dass sie den Leistungsmöglichkeiten von Maschinen Grenzen setzt. Fortgeschrittene Autonomie, per Software konfigurierbare Bewegungsprofile, koordinierte Mehrachsensteuerung und Präzisionsfunktionen wie die automatische Wägung erfordern allesamt eine Positionsregelung im geschlossenen Regelkreis, wie sie nur elektrische Antriebe bieten können. Wenn Ihre OEM-Roadmap eine dieser Funktionen vorsieht, sind elektrische Antriebe (EMAs) eine Voraussetzung und nicht nur eine Option.
Was ist automatisches Wiegen, und wie ermöglichen EMAs dies?
Unter automatischer Wiegung versteht man die Fähigkeit, das Gewicht der Nutzlast anhand der Kraftdaten des Aktuators selbst zu messen. Da EMAs durch Drehmoment- und Strommessung präzises Kraft-Feedback in Echtzeit liefern, kann das System die Last in der Schaufel berechnen – und dem Bediener einen Wert wie beispielsweise 1.800 lbs anzeigen –, ohne dass zusätzliche Wiegehardware erforderlich ist. Bei herkömmlichen Hydrauliksystemen mit offenem Zentrum ist dies nicht möglich.
Welche Kraft entwickeln die elektrischen Linearzylinder von Moog?
Die elektrischen Linearzylinder von Moog liefern Spitzenkräfte von deutlich über 130 kN und sind so ausgelegt, dass sie die Anforderungen an Kraft und Geschwindigkeit von Standard-Hydraulikzylindern in schweren Off-Highway-Maschinen erfüllen. Für Anwendungen, bei denen kontinuierlich sehr hohe Kräfte erforderlich sind, stehen zudem Hybridarchitekturen zur Verfügung, die Hydraulikkraft mit einer EMA-basierten Steuerung kombinieren.
Können die elektrischen Linearzylinder von Moog an unsere Maschine angepasst werden?
Ja. Dank unserer hauseigenen Entwicklungs- und Fertigungskapazitäten arbeiten wir direkt mit den Teams der Erstausrüster zusammen, um Hub, Übersetzungsverhältnis, Stangenendtyp, Anschlussschnittstellen und die Steuerungsintegration zu konfigurieren. Bewegungsprofile, Grenzwerte und Automatisierungsverhalten sind parametrisch einstellbar und können per Funk aktualisiert werden. Wir bieten anwendungstechnische Unterstützung vom frühen Entwurfsstadium bis zur Serienfertigung.
Sind Sie bereit, die Zukunft zu gestalten?
Ganz gleich, ob Sie sich noch in einer frühen Phase der Konstruktion befinden oder gerade Lieferanten für ein Produktionsprogramm prüfen – unser Team aus Anwendungsingenieuren zeigt Ihnen gerne, wie sich AEMS in Ihre Maschinenarchitektur einfügt, und bespricht mit Ihnen den schnellsten Weg von der Spezifikation bis zur Inbetriebnahme.
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