Baggerarm mit CYCylinder, Bild: Kadigo

Die Zylinder können beispielsweise in Baggerarme eingesetzt werden. Damit sind sie vor Beschädigung von außen geschützt. Bild: Kadigo

Die Firma Kadigo hat neu einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder im Programm, der ohne Kolbenstange auskommt und aus sich heraus eine Drehbewegung erzeugt. Grob gesagt kann man sich die Komponente als ein hydraulisch angetriebenes Axialwälzlager vorstellen: Es besteht aus zwei aufeinander geschraubten Scheiben, die zusammen einen Ringkanal bilden. In diesem Kanal ist eine Trennwand fest installiert, die von ihrer Funktion her dem Zylinderboden entspricht. Außerdem liegen im Kanal zwei Anschlüsse für das Hydrauliköl. Der Kolben braucht keine Kolbenstange mehr, weil er sich nur innerhalb des Kanals bewegt. Er ist mit einer Scheibe verbunden, welche die Kolbenbewegung zur Nabe hin überträgt. Ein Wälzlager sorgt für gute Drehbarkeit des Systems, das als CPCylinder vertrieben wird.

Konstantes Drehmoment über 280 Grad

Aufgeschraubter CPCylinder, Bild: fluid/do
Schraubt man eine der Scheiben ab, wird der Aufbau ersichtlich: Im oberen Teil des Ringkanals ist die feststehende Trennwand zu sehen. Der Kolben befindet sich im Bild im unteren Teil des Kanals. Er ist mit einer weiteren Scheibe fest verbunden, welche die Bewegung zur Nabe hin überträgt. Bild: fluid/do

Die Kolbenfläche, auf die der Druck wirkt, ist in beiden Drehrichtungen gleich; außerdem fällt der Hebelarm zur Umsetzung der linearen Bewegung in eine Drehbewegung weg. Das Konzept erlaubt dadurch Schwenkwinkel bis etwa 280 Grad mit gleichbleibendem Drehmoment. Bei dem kleinen Musterexemplar, das Kadigo Interessenten vorführt, liegt es rechnerisch bei 780 Newtonmeter.

Heinz Raubacher, der das Konzept entwickelt und zur Serienreife gebracht hat, erklärt: Erzeuge die Maschine die Drehbewegung über einen Linearzylinder mit Hebelarm, wie beispielsweise bei Baggern üblich, sei das Drehmoment winkel- und richtungsabhängig. Denn die Kraft zur Erzeugung des Drehmoments hängt nicht nur davon ab, welche Kolbenseite gerade aktiv ist, sondern sie wird zusätzlich auch mit einem aktiv wirkenden Hebelarm kombiniert, der winkelabhängig kleiner oder größer ist. „Bei größeren Auslenkungen ergibt sich ein um circa 50 Prozent kleineres Drehmoment“, sagt Raubacher. „Bei unserem CPCylinder-System, gibt es keine Kolbenstange, auch verkleinert sich kein Hebelarm. Deshalb steht jeweils das größte Drehmoment in jeder Position des circa 280-Grad-Winkelhubes zur Verfügung.“

Entsprechend größer sei die Effizienz des Systems, fährt er fort. Zu den Produkten, welche der Zylinder ersetzen könnte, gehören beispielsweise auch Drehantriebe wie ritzelgetriebene und mit Steilgewinde ausgelegte Antriebe, angetriebene Wälzlagersysteme und Schneckengetriebe.

Unterm Strich ein Kostenvorteil

Musterexemplar CPCylinder, Bild: fluid/do
Das Musterexemplar kommt rechnerisch auf 780 Newtonmeter. Von der Geschwindigkeit her ähnelt die Komponente den Werten, die bei Hydraulikzylindern üblichen sind, mit etwa 0,2 bis 0,3 Meter pro Sekunde. Bild: fluid/do

Für die Konstrukteure ergebe sich zwar der Nachteil, dass sie die bisherige Konstruktion der Maschine ändern müssen, gibt Raubacher zu. Und auch von den Kosten her liegt die Komponente für sich allein betrachtet über einem Linearzylinder. Jedoch würde dies über Kostenvorteile des neuen Systems insgesamt wettgemacht, argumentiert der Entwickler. Gerhard Kalous, Geschäftsführer bei Kadigo, zählt auf: „Sie haben in Summe weniger Bauteile, sind grundsätzlich allseitig geschützt eingebaut, benötigen keine äußeren zusätzlichen Schutzmaßnahmen und verursachen nahezu keine Reparaturkosten.“

Raubacher präzisiert: „Bei den heute noch üblichen linearen Hydraulikzylindern zur Betätigung des Baggerarms ragt die Kolbenstange aus dem Zylinderrohr heraus. Die Kolbenstange ist im Regelfall verchromt und an der Oberfläche sehr empfindlich gegen Stöße beziehungsweise Fremdkörper.“ Hingegen ließen sich die CPCylinder in die Armgelenke der Baggerarme integrieren, wo sie gegen Beschädigung geschützt sind. Außerdem entfallen die Kosten für die Lagerungen der linearen Hydraulikzylinder mit Lagerachsen, Gelenklagern und Gelenkstangenköpfen.

Bislang steht zur Demonstration ein funktionsfähiges Musterexemplar zur Verfügung. Weitere Prototypen sollen in Kürze folgen. Die Vermarktung übernimmt als Vertriebspartner die Firma Kadigo. Das Unternehmen startet den Verkauf des Hydraulikzylinders mit drei Grundbaugrößen. Der modulare Systemaufbau soll Drehmomente von 10.000 Newtonmeter und mehr ermöglichen. Raubacher ist zuversichtlich: Von den fünf Millionen jährlich verkauften Hydraulikzylindern in Europa würden rund 81 Prozent dazu verwendet, über drehbar gelagerte Hebel Drehmomente zu erzeugen, erklärt er. Für viele dieser Fälle sei der nun vorgestellte Zylinder eine Alternative.

Von der Idee zum Produkt

Heinz Raubacher, Entwickler des Zylinders. Bild: fluid/do

Eigentlich wollte Heinz Raubacher 2003 in Rente gehen. Doch nach vielen Jahren als Konstrukteur von Flurfördergeräten lässt ihn ein Thema nicht los: Die Schwenkbewegung der Räder beim Lenken. Denn bei speziellen Flurförderzeugen sind hohe Radlasten keine Seltenheit. Die Geräte können 40 Tonnen und mehr wiegen. Raubacher hat eine Idee für eine neue Lösung: ein gekrümmter Hydraulikzylinder. Nach langem Tüfteln ist das Produkt heute serienreif und patentiert. Ein Zylinder-Hersteller produziert die Komponente, Vertrieb und Marketing macht die Partnerfirma Kadigo.