Konstrukteure von Linearmaschinen setzen zunehmend auf elektromechanische Aktuatoren, da diese sauberer, einfacher zu steuern und wartungsärmer als Hydraulikzylinder sind. Oftmals werden jedoch die zahlreichen Sicherheitsvorteile elektromechanischer Lösungen übersehen. Diese ergeben sich aus dem Wegfall von Hydraulikflüssigkeit und der Implementierung einer vollelektrischen Lastaufnahmelösung.

Sicherheitsrisiken der bewegungsgesteuerten Hydraulikzylinder

Konstrukteure spezifizieren Hydraulikzylinder aufgrund ihrer hohen Belastbarkeit und der hohen Zyklenzahl. Um dies zu erreichen, ist jedoch ein komplexes externes System aus Schläuchen, Verbindungsstücken, Filtern, Schaltern, Ventilen und Pumpen erforderlich. Selbst ein kleines Hydrauliksystem (2.000–5.000 psi) kann mindestens acht separate bewegliche Teile aufweisen, manche Systeme sind jedoch für Drücke bis zu 10.000 psi und Temperaturen bis zu 82 °C (180 °F) ausgelegt.

Diese Faktoren können in Verbindung mit den spezifischen Eigenschaften von Hydrauliköl zu folgenden Problemen führen:

• Körperliches TraumaHochtemperatur- und Hochdrucksysteme bergen selbst im Routinebetrieb potenzielle Risiken. Mit zunehmendem Verschleiß und Ausfall von Komponenten steigt das Gefahrenpotenzial. Die Nähe zu Hydraulikleitungen kann zu Verbrennungen, Prellungen, Schnittverletzungen oder Abschürfungen führen.
• Expositionsrisiko.Die US-Behörde für toxische Substanzen und Krankheitsregister berichtet, dass bestimmte Arten von Hydraulikflüssigkeiten Hautreizungen oder Augenreizungen verursachen können und dass die Einnahme bestimmter Arten bei Menschen zu Lungenentzündung, Darmblutungen oder zum Tod führen kann.
• Die Auswirkungen des Einatmens von Luft mit hohen Konzentrationen an Hydraulikflüssigkeiten sind nicht bekannt, einige Länder haben jedoch Grenzwerte für die Exposition gegenüber Hydraulikflüssigkeiten festgelegt. Das Nationale Institut für Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz (NIOSH) empfiehlt einen Grenzwert von 350 mg/m³.³von Erdöldestillaten für einen 10-Stunden-Arbeitstag und eine 40-Stunden-Arbeitswoche.
• Kontamination.Hydraulikflüssigkeiten sind nicht nur potenziell giftig für den Menschen, sondern können auch schädlich für die Umwelt sein. Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) führt beispielsweise Hydraulikflüssigkeiten auf ihrer Liste der Öle auf, die eine besondere Handhabung erfordern.
• Rutsch- und Sturzgefahr.Es gibt zahlreiche Berichte über Arbeiter, die sich verletzt haben, weil sie auf Pfützen ausgelaufener Flüssigkeit ausgerutscht sind oder beim Besteigen ihrer Maschinen mit Öl an Händen oder Schuhen gestürzt sind.
• Aufräumen. Bei Verschmutzungen in Innenräumen können zudem lokale Vorschriften gelten oder zusätzliche Investitionen in Absorptionsmittel oder andere Reinigungsdienstleistungen erforderlich sein.
• Brennbarkeit.Hydraulikflüssigkeiten auf Erdölbasis sind weniger entzündlich als Mitteldestillate auf Erdölbasis wie Kerosin, Flugturbinenkraftstoff oder Dieselkraftstoff. Dennoch können sie beim Versprühen eine Brandgefahr darstellen, beispielsweise wenn durch Hochdrucklecks die Flüssigkeit in einen Aerosolzustand übergeht.

Da Hydraulikflüssigkeiten mit der Zeit an Wirksamkeit verlieren und sich zersetzen, müssen sie regelmäßig ausgetauscht werden. Dies verursacht zusätzliche Kosten für die Lagerhaltung von neuem Öl und Filtern. In der Regel sind zusätzliche Ressourcen der Instandhaltungsabteilung erforderlich, um die Überprüfung der Filter und der Ölqualität zu koordinieren und den optimalen Zeitpunkt für den Flüssigkeitswechsel zu bestimmen. Nachlässigkeit bei diesen Maßnahmen erhöht das Risiko der Verwendung von Hydraulikflüssigkeiten.

Die sichere Wahl

Trotz der oben beschriebenen Nachteile haben sich hydraulische Systeme durchgesetzt, da sie die beste Alternative für hochbelastbare, häufige Betätigungen darstellen. Hydraulische Anwendungen sind traditionell dafür bekannt, höhere Kräfte und Lasten bei geringeren Investitionskosten zu bewältigen. Da elektromechanische Aktuatoren jedoch hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit bei höheren Lasten, der Aktuatorsynchronisation und der einfachen Implementierung – ganz ohne Hydraulikflüssigkeiten oder komplexe Rohrleitungen – weiterentwickelt wurden, bieten sie eine vergleichbare oder sogar bessere Leistung als hydraulische Systeme.

Vergleichen wir die Funktionsweise von elektrischen Aktuatoren und Hydraulikzylindern. Elektromechanische Aktuatoren integrieren alle Betriebsfunktionen in das Aktuatorgehäuse selbst, das über wenige Drähte mit einem elektronischen Steuergerät (ECU) verbunden ist. Dies wird durch eingebaute Mikroprozessoren ermöglicht, die so programmiert werden können, dass sie die Position melden, Diagnosedaten zur Leistungsverbesserung liefern und komplexe Funktionen wie die Synchronisierung mehrerer Aktuatoren ausführen. Neben der Vermeidung der Gefahren, die direkt mit der Verwendung von Flüssigkeiten verbunden sind, bieten elektromechanische Aktuatoren folgende Vorteile für die Anlagensicherheit:

• Indem sie es dem Bediener ermöglichen, die Geschwindigkeit zu erhöhen, zu verringern, einem gleichmäßigen Bewegungsprofil zu folgen oder eine Position zu halten, geben elektromechanische Aktuatoren ihm maximale Kontrolle über die Last.
• Kompakte Gehäuse lassen sich leichter abdichten, wodurch das Kontaminationsrisiko minimiert wird.
• Weniger bewegliche Teile bedeuten weniger Verschleiß und ein geringeres Ausfallrisiko.
• Die Implementierung und der Betrieb der Leistungsüberwachung sind wesentlich einfacher, da der größte Teil davon mit Software und nicht mit externen Systemen erfolgt.
• Elektronische Aktoren können Befehle entgegennehmen und im Gegenzug sicherheitsrelevante Daten wie Last oder Temperatur liefern.
• Der Betrieb kann im Falle eines Zwischenfalls problemlos eingestellt werden.
• Elektronische Systeme können bei Bedarf manuell außer Kraft gesetzt werden.
• Der Betrieb erfolgt geräuschlos, wodurch die Gefahr einer Hörschädigung für diejenigen ausgeschlossen wird, die ihm ständig ausgesetzt sind.

Da die Arbeitssicherheit bei Regulierungsbehörden und der Öffentlichkeit immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist sie zu einem wichtigen Faktor bei der Entwicklung umweltfreundlicher Antriebssysteme geworden. Elektromechanische Aktuatoren beheben einige der Sicherheitsnachteile hydraulischer Zylindersysteme. In Kombination mit ihrer einfachen Bedienung und Wartung bieten sie die ideale Lösung für Ihre zukünftigen Anforderungen an Aktuatoren.