Konstrukteure von Linearbewegungsmaschinen entscheiden sich zunehmend für elektromechanische Aktuatoren, da diese sauberer, einfacher zu steuern und weniger Wartung erfordern als Hydraulikzylinder. Oft übersehen werden jedoch die vielen inhärenten Sicherheitsvorteile, die der Einsatz elektromechanischer Lösungen mit sich bringt. Diese ergeben sich aus der Eliminierung des Bedarfs an Hydraulikflüssigkeit und der Implementierung einer vollelektrischen Lasthandhabungslösung.

Sicherheitsrisiken der hydraulischen Zylinder-basierten Bewegungssteuerung

Konstrukteure spezifizieren Hydraulikzylinder für den Betrieb mit hoher Festigkeit und hoher Zyklenzahl. Um dies zu erreichen, ist jedoch ein kompliziertes externes System aus Schläuchen, Anschlüssen, Filtern, Schaltern, Ventilen und Pumpen erforderlich. Selbst ein kleines Hydrauliksystem (2.000–5.000 psi) könnte mindestens acht separate bewegliche Teile haben, einige können jedoch bis zu 10.000 psi unter Druck gesetzt und auf 180 °F erhitzt werden.

Diese Faktoren können in Kombination mit den inhärenten Eigenschaften von Hydrauliköl zu den folgenden Problemen führen:

• Körperliches Trauma. Hochtemperatur- und Hochdrucksysteme stellen bereits im Routinebetrieb ein potenzielles Risiko dar, doch mit zunehmendem Verschleiß dieser Komponenten und dem Ausfall dieser Komponenten steigt das Gefahrenrisiko. Die unmittelbare Nähe zu Hydraulikleitungen kann möglicherweise zu Verbrennungen, Blutergüssen, Schnitten oder Abschürfungen an Hydraulikleitungen führen.
• Expositionsrisiko.Die US-amerikanische Agentur für das Register giftiger Substanzen und Krankheiten berichtet, dass einige Arten von Hydraulikflüssigkeiten Haut oder Augen reizen können und dass die Einnahme bestimmter Arten beim Menschen zu Lungenentzündung, Darmblutungen oder zum Tod führen kann.
• Die Auswirkungen von Atemluft mit hohem Anteil an Hydraulikflüssigkeiten sind nicht bekannt, einige Länder haben jedoch Grenzwerte für die Belastung durch Hydraulikflüssigkeiten festgelegt. Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) empfiehlt einen Expositionsgrenzwert von 350 mg/m³Erdöldestillate für einen 10-Stunden-Arbeitstag und eine 40-Stunden-Woche.
• Kontamination.Hydraulikflüssigkeiten sind nicht nur potenziell giftig für den Menschen, sondern können auch schädlich für die Umwelt sein. Die US-Umweltschutzbehörde EPA beispielsweise führt Hydraulikflüssigkeiten auf ihre Liste der Öle, die einer besonderen Handhabung bedürfen.
• Rutsch- und Sturzgefahr.Es gibt viele gemeldete Fälle von Arbeitern, die verletzt wurden, weil sie auf Pfützen mit ausgelaufener Flüssigkeit ausrutschten oder beim Klettern auf ihre Maschinen fielen, während sich Öl an ihren Händen oder Schuhen befand.
• Aufräumen. Verschüttete Flüssigkeiten in Innenräumen unterliegen möglicherweise auch örtlichen Vorschriften oder erfordern zusätzliche Investitionen in absorbierende Substanzen oder andere Reinigungsdienste.
• Brennbarkeit.Hydraulikflüssigkeiten auf Erdölbasis sind weniger entflammbar als Mitteldestillatkraftstoffe auf Erdölbasis wie Kerosin, Kerosin oder Dieselkraftstoff. Diese können jedoch eine Brandgefahr darstellen, wenn sie versprüht werden, was beispielsweise der Fall sein kann, wenn Hochdrucklecks dazu führen, dass die Flüssigkeit in einen Aerosolzustand übergeht.

Da sich Hydraulikflüssigkeiten mit der Zeit verschlechtern und an Wirksamkeit verlieren, müssen sie regelmäßig ausgetauscht werden, was zu zusätzlichen Kosten für die Vorratshaltung von neuem Öl und Filtern führt. In der Regel sind zusätzliche Ressourcen der Wartungsabteilung erforderlich, um die Überprüfung der Filter und der Ölintegrität zu koordinieren und so zu bestimmen, wann die Flüssigkeiten gewechselt werden müssen. Nachlässigkeit bei all diesen Bemühungen erhöht das Risiko der Verwendung von Hydraulikflüssigkeiten.

Die sichere Wahl

Trotz der oben beschriebenen Nachteile wurden hydraulische Konstruktionen implementiert, da sie die beste Alternative für Hochleistungsantriebe mit hohen Zyklen darstellten. Es ist traditionell bekannt, dass hydraulische Anwendungen bei Anwendungen mit geringeren Anfangsinvestitionen größere Kräfte und Lasten bewältigen können. Da elektromechanische Aktuatoren hinsichtlich der Fähigkeit, schwerere Lasten zu bewältigen, Aktuatorsynchronisation und einfache Implementierung zu bewältigen – und das alles ohne Hydraulikflüssigkeiten oder komplizierte Rohrleitungen – Fortschritte gemacht haben, bieten sie eine vergleichbare oder bessere Leistung als hydraulische Systeme.

Vergleichen wir die Funktionsweise von Elektroantrieben und Hydraulikzylindern. Elektromechanische Aktuatoren betten alle Betriebsfunktionen in das Aktuatorgehäuse selbst ein, das mit nur wenigen Kabeln eine elektronische Steuereinheit (ECU) verbindet. Diese Fähigkeit wird durch integrierte Mikroprozessoren ermöglicht, die so programmiert werden können, dass sie die Position melden, diagnostisches Feedback liefern, das die Leistung verbessert, und komplexe Funktionen wie die Synchronisierung mehrerer Aktuatoren verarbeiten. Elektromechanische Aktuatoren beseitigen nicht nur die Gefahren, die direkt mit der Verwendung von Flüssigkeiten verbunden sind, sondern bieten auch die folgenden Vorteile für die Anlagensicherheit:

• Indem sie es dem Bediener ermöglichen, die Geschwindigkeit zu erhöhen, zu verlangsamen, einem konsistenten Bewegungsprofil zu folgen oder eine Position zu halten, geben ihnen elektromechanische Aktuatoren maximale Kontrolle über die Last.
• Kompakte Gehäuse lassen sich leichter abdichten, wodurch Kontaminationsrisiken vermieden werden.
• Weniger bewegliche Teile bedeuten weniger Verschleiß und ein geringeres Ausfallrisiko.
• Die Implementierung und der Betrieb der Leistungsüberwachung ist viel einfacher, da sie größtenteils mit Software und nicht mit externen Systemen durchgeführt wird.
• Elektronische Aktoren können Befehle entgegennehmen und im Gegenzug sicherheitsrelevante Daten wie Last oder Temperatur bereitstellen.
• Im Falle eines Vorfalls kann der Betrieb problemlos eingestellt werden.
• Elektronische Systeme können bei Bedarf manuell übersteuert werden.
• Der Betrieb ist geräuschlos, wodurch die Gefahr einer Hörbehinderung für diejenigen beseitigt wird, die ihm ständig ausgesetzt sind.

Da die Sicherheit am Arbeitsplatz bei staatlichen Aufsichtsbehörden und in der Öffentlichkeit immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist dies zu einem wichtigen Gesichtspunkt bei der Entwicklung einer umweltfreundlichen Bewegungssteuerungslösung geworden. Elektromechanische Aktuatoren beseitigen einige der Sicherheitsnachteile von Systemen auf der Basis von Hydraulikzylindern. Kombinieren Sie dies mit ihrer einfachen Bedienung und Wartung und Sie haben eine ideale Option für Ihre zukünftigen Antriebsanforderungen.