Digitaltechnik vereinfacht Design elektrohydraulischer Antriebe

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Hydraulischer Buck-Konverter verbessert die Energiebilanz

Das Institut für Maschinenlehre und hydraulische Antriebstechnik der Universität Linz hat gemeinsam mit der Linz Center of Mechatronics GmbH (LCM) und der Austrian Center of Competence in Mechatronics GmbH einen sogenannten hydraulischen Buck-Konverter entwickelt (Bild 1), der genau das Problem der schlechten Energieeffizienz behebt. Basierend auf Konzepten, die auch in der Leistungselektronik (etwa für Netzteile von Laptops) verwendet werden (Bild 2), gelingt es damit, in der hydraulischen Antriebstechnik gute Wirkungsgrade mit wenig gerätetechnischem Aufwand zu erzielen und darüber hinaus sogar Energie ins System zurückzuspeisen, wenn die Roboterbewegung Leistung abgibt.

Das Prinzip für das Rückspeisen von Energie, das in der Leistungselektronik als Boost-Konverter bekannt ist, wurde ursprünglich bereits 1796 in der Hydraulik erfunden. Es ist der hydraulische Widder (Bild 3), der von dem Franzosen Joseph Michel Montgolfier erfunden wurde. Noch heute pumpen einige Widder in Gebirgs- oder Hügellagen ohne zusätzliche Energiequellen Wasser aus Brunnen zu höher gelegenen Gehöften oder Häusern (Bild 4).

Bei mobilen Arbeitsmaschinen wird die Rückkehr zu einem Konstantdrucksystem erwogen

Durch eine geschickte Vereinigung von Buck- und Boost-Konverter lässt sich ein energieeffizienter hydraulischer Linearantrieb realisieren, der bei den erwähnten Robotern zur Anwendung kommen kann. Generell ist ihr Einsatz aber nicht auf Roboteranwendungen beschränkt. Vielmehr ist dieses Konzept für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen geeignet, die über ein Konstantdrucksystem versorgt werden. In der Mobilhydraulik werden oft Load-Sensing-Systeme verwendet, welche jedoch die Dynamik des Verbrauchers stark einschränken.

Deshalb wird auch bei mobilen Arbeitsmaschinen die Rückkehr zu einem Konstantdrucksystem wieder in Erwägung gezogen. Damit können auch solche hydraulischen Konverterkonzepte bei Arbeitsmaschinen wie Baggern angewendet werden. Dies würde eine deutliche Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und damit eine dramatische Senkung des Schadstoffausstoßes ermöglichen.

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