Elektrischer Zylinder*

Zusammenfassung: Prinzip, Kraft und Geschwindigkeit, Versionen mit integriertem Controller, Vorteile/Nachteile gegenüber Hydraulik, Integration 48–51,2 V, Wartung und Sicherheit in der Landwirtschaft.

1) Prinzip und Komponenten

Ein elektrischer Zylinder (Linearantrieb) wandelt die Drehbewegung des Motors in eine lineare Bewegung um, indem er eine Schraube/Mutter (oft Trapez- oder Kugelgewindespindel) und ein Getriebe verwendet.
Stange (Kolben), die herausfährt/einfährt; Endlagensensoren und manchmal Positionsencoder.
Option: Integrierter Controller (Stromversorgung + Steuerung CAN/PWM/IO), der die Verkabelung vereinfacht.

Praktische Vorteile: Positionsgenauigkeit, Sauberkeit (keine Flüssigkeit), reduzierte Wartung, einfache Steuerung über einen 48–51,2 V Controller. Einschränkungen: Begrenzte Momentanleistung und Geschwindigkeit je nach Größe; Vorsicht bei axialer Belastung und seitlichen Kräften.

2) Kraft, Geschwindigkeit und Wahl der Kinematik

Nutzkraft (statisch) ≈ Motordrehmoment × Übersetzungsverhältnis × Wirkungsgrad / Steigung der Schraube.
Geschwindigkeit ≈ (Motordrehzahl / Übersetzungsverhältnis) × Steigung der Schraube.
Kompromiss: mehr Kraft → geringere Geschwindigkeit (und umgekehrt), mit einem Wirkungsgrad, der von der Reibung abhängt (Kugelgewindespindel effizienter als Trapezgewindespindel, aber teurer).

Praxistipps:

Eine Sicherheitsmarge bei der Last (×1,3 bis ×1,5) für Anläufe, Reibung und Toleranzen einplanen.
Betriebszyklus und Dauerbetrieb überprüfen, um Überhitzung zu vermeiden.
Die Stange (Faltenbalg, IP) vor Staub/Schlamm schützen; seitliche Kräfte vermeiden (Führung vorsehen).

3) Zylinder mit integriertem Controller

Typische Stromversorgung: 24 V oder 48–51,2 V; Schnittstellen: CAN, PWM, digitale Eingänge.
Vorteile: weniger Gehäuse, vereinfachte Diagnosen (Codes, Ströme, Temperatur), interne Funktionen (Rampe, Strombegrenzung, Zielposition).

4) Elektrisch vs. hydraulisch — synthetischer Vergleich

Kompaktheit: Elektrisch oft kompakter bei geringer/mittlerer Leistung; Hydraulik sehr kompakt bei sehr hohen Kräften.
Momentanleistung/Kraft: Vorteil für Hydraulik (hohes Drehmoment/Kraft bei sehr niedriger Geschwindigkeit ohne Getriebe, sehr hohe Kräfte möglich).
Integration: Elektrisch = einfache Verkabelung (Stromversorgung + Signal) und Sauberkeit; Hydraulik = Netzwerk von Schläuchen + Zentrale.
Steuerung: Elektrisch = Feine Steuerung (Position/Geschwindigkeit/Kraft über Strom), einfache Telemetrierückmeldung (Robotisierung); Hydraulik = Steuerung über Verteiler/Servo, Kraftmessung über Druck.
Kosten: Elektrisch wirtschaftlich im Betrieb und in der Wartung; Hydraulik wettbewerbsfähig bei sehr hoher Leistung.
Energieabhängigkeit: Elektrisch → Batterie/Ladegerät; Hydraulik → thermische/elektrische Einheit + Zentrale.

5) Integration 48–51,2 V in der Landwirtschaft

Stromversorgung: aus einem LFP/NMC-Pack 48–51,2 V; DC-Sicherung und Trennschalter vorsehen.
Steuerung: über dedizierten Controller oder Zylinder mit integriertem Controller (CAN/PWM/IO).
Mechanik: Dimensionierte Gabeln und Gelenke; Knicken vermeiden; Führungen zur Begrenzung der Querkräfte. Stöße dämpfen.
IP/Dichtigkeit: Einen geeigneten Schutzgrad wählen (Regen/Schlamm/Reinigung); Steckverbinder schützen.
Verkabelung: Reduzierte Länge, angepasste Querschnitte, konforme Biegeradien; Anzugsmomente einhalten.

6) Wartung, Sicherheit und Diagnose

Wartung:

Regelmäßige Inspektion: Befestigungen, Kabel, Steckverbinder, Faltenbälge und Dichtigkeit.
Schmierung gemäß Empfehlungen. Trockenreinigung.
Nachkontrolle der Anzugsmomente nach Inbetriebnahme und regelmäßig (Vibrationen).

Sicherheit:

Not-Aus und Energieabschaltung zugänglich.
Schutz gegen Quetschung: Verriegelungen, mechanische Anschläge, verbotene Zonen.
TBTS ≤ 60 V, aber signifikante Energie: Kurzschlüsse vermeiden; PSA bei Eingriffen.

Diagnose:

Spannung des Packs und Strom unter Last messen (DC-Zange); Temperatur erfassen.
Für Versionen mit Controller: Fehlercodes, Position, Strom, Temperatur auslesen.
Häufige Anomalien: Ruckelnder Lauf (Führung, Schmierung), Überverbrauch (Reibung), thermische Abschaltung (zu hoher Duty Cycle), mechanisches Spiel.

Schnell-Checkliste

Kraft/Geschwindigkeit mit Sicherheitsmarge validiert; akzeptabler Duty Cycle
Mechanische Führung und Anschläge; stromloser Bremseinsatz falls erforderlich
DC-Schutz, Kabelquerschnitte und Anzugsmomente konform
IP/Dichtigkeit und geplante Wartung (Schmierung, Kontrollen)

Für weitere Informationen:

*: Die in diesem Artikel präsentierten technischen Informationen sind unverbindlich. Sie ersetzen nicht die offiziellen Anleitungen der Hersteller. Vor jeder Installation, Handhabung oder Nutzung konsultieren Sie bitte die Produktdokumentation und beachten Sie die Sicherheitsanweisungen. Die Website Torque.works kann nicht für eine unsachgemäße Verwendung oder eine falsche Interpretation der bereitgestellten Informationen verantwortlich gemacht werden.