Elektrische Aktuatoren im Einsatz: Wie Marching Bands ihre Instrumente sicher verladen

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Marching Bands sind in den USA sehr beliebt – sie gastieren in einer Saison in unterschiedlichen Städten – manchmal sogar an einem Tag. Um das Equipment einer solchen Schulband zu transportieren trafen zwei Unternehmer eine folgenreiche Entscheidung.

The Clubhouse Trailer Company (The Clubhouse) aus Edmond im US-Bundesstaat Oklahoma hat sich als auf den Bau spezieller Auflieger spezialisiert, mit denen die in den USA populären „Marching Bands“ ihre Ausrüstung von Auftritt zu Auftritt transportieren. Bis vor kurzem sorgten Hydrauliksysteme für das Ausfahren und Einklappen der Laderampen. Nun hat the Clubhouse auf elektrische Aktuatoren umgestellt.

100 Musiker in einer Band

In einer Saison kommen bei einer meist aus Schülern bestehenden Marching Band bis zu 20 Auftritte zusammen und nicht selten müssen am selben Tag mehrere Orte angefahren werden. Erschwerend kommt hinzu, dass sich die freiwilligen Verladeteams meist aus den Eltern der Musiker rekrutieren – wie Jeff Hadley und Drew Taylor, den Mitbegründern von The Clubhouse betonen. Dabei waren sie selbst einmal unter diesen Freiwilligen.

2010 suchte die High School ihrer Kinder händeringend nach einem geeigneten Transportfahrzeug. Also beschlossen sie, basierend auf einem restaurierten Sattelauflieger, einen eigenen Aufbau zu konstruieren. Als dieser den Verantwortlichen benachbarter Schulbezirke bei Musikzug-Wettbewerben auffiel, wollten sie ebenfalls einen auf diese Aufgabe angepassten Auflieger für ihre Bands. Zunächst nahmen Taylor und Hadley nur zögernd Aufträge an, erkannten aber letztlich das große Potenzial ihres Freizeitprojekts. Im Laufe der Jahre wurde aus dem einstigen Zwei-Mann-Hobby-Betrieb ein Vollzeitgeschäft.

Die Rampe zum Erfolg

Eine der Besonderheiten der Trailer ist deren Rampe, über die sie sich schnell und komfortabel beladen lassen. Die ersten Clubhouse-Anhänger nutzten noch zwei parallel angeordnete Rampen, die manuell aus unter dem Aufliegerboden angebrachten Halteschienen herausgezogen wurden. Als das Unternehmen expandierte, wuchsen auch die Erwartungen der Kunden. Schließlich konstruierten Taylor und Hadley hydraulisch ein- und ausklappbare Rampen.

Die Konstruktion war komplex: Hydraulikzylinder unter dem Auflieger sorgten für die Auf- und Abwärtsbewegung der Rampe, während zwei weitere an der Unterseite der Rampe das Ausklappsegment der Rampe bewegten. Nach Abschluss der Verladung fuhren die Zylinder die Rampe wieder hoch und fixierten sie senkrecht am Heck des Aufliegers, bereit für die Fahrt zum nächsten Auftritt.

„Wir haben Hydraulik genutzt, weil das damals Stand der Technik war“, erläutert Hadley. „Sie hat uns gute Dienste geleistet, aber mit zunehmender Anzahl der Projekte wurden immer mehr Schwachpunkte offensichtlich – beispielsweise bei extremen Temperaturen, beim Absetzen des Aufliegers oder bei der Gewichtsverteilung.“

Der Umstieg auf elektrische Aktuatoren

„Unsere Suche nach einer Alternative verlief ergebnislos, bis wir uns an Thomson wandten“, kommentiert Hadley. Beim nächsten Projekt ersetzte Hadley die Hydraulikzylinder für die Rampe durch vier elektrische Electrak-HD-Linearaktuatoren des Antriebstechnik-Anbieters. Dabei übernehmen zwei Aktuatoren das Absenken der Rampe, indem sie auf bis zu 72 Zentimeter ausfahren, während die beiden anderen für das Ausklappsegment der Rampe 46 Zentimeter erreichen.

Die Umstellung auf elektrische Aktuatoren beseitigte umgehend die Probleme beim Ansprechverhalten, die Hydraulikzylinder bei extremen Temperaturen aufwiesen. „In der einen Woche wird der Auflieger vielleicht im winterlichen Norden eingesetzt, in der nächsten Woche geht es in den heißen Süden“, erklärt Hadley. „Bei derartigen Temperaturextremen leidet auch das Hydrauliköl, was wiederum das Ein- und Ausklappen sowie die Synchronisierung der Bewegungen beeinträchtigte, sodass immer wieder nachjustiert werden musste. Elektrischen Aktuatoren machen die Temperatur-Schwankungen hingegen nichts aus.“

Zudem erleichtert die elektronische Ansteuerung die sichere Fixierung der Rampe sowohl während der Fahrt als auch beim Verladen. Jedes Segment der Rampe wiegt 115 Kilogramm und muss sowohl eingeklappt als auch ausgeklappt in seiner Stellung gesichert werden. Bei Hydraulikzylindern traten nach dem Abschalten kleine Kriechbewegungen durch kleine Undichtigkeiten in den Komponenten auf. Demgegenüber verfügen die Elektro-Aktuatoren über eine elektronische Feststellfunktion, die unerwünschte Bewegungen sicher unterbindet.

Sanfte Bewegungen durch elektrische Aktuatoren

Die in die Linear-Aktuatoren integrierte „Bordelektronik“ gewährleistet zusammen mit der CAN-Bus-Anbindung eine durchgängig synchrone Bewegung der Rampenaktuatoren. „Beim Ausklappen der Rampe müssen die Segmente zunächst ausfahren, um die Bewegung in Gang zu bringen, und sich dann zur flachen Ebene ausklappen“, erläutert Hadley. „Die Hydraulikzylinder arbeiteten alle unabhängig voneinander. Bewegte sich einer von ihnen etwas langsamer, bestand die Gefahr, dass sich die Rampe verbiegt oder verdreht. Im Unterschied dazu bringt die Synchronisationssoftware die Aktuator-Bewegungen in Einklang und sendet jedem Aktuator individuelle Bewegungskommandos, um die Symmetrie zu halten. Dasselbe passiert beim Wiedereinklappen. Insgesamt beschleunigt die Synchronisierung also die gesamte Rampenbetätigung.“

Vorteile bei der Montage

Auch der Wegfall des Hydraulikfluids brachte Vorteile. Früher wendeten die Clubhouse-Monteure viele Stunden dafür auf, die Edelstahlleitungen für den Transport des Fluids zu den Hydraulikzylindern von Hand in Form zu biegen und zu montieren. Die empfindlichen Leitungen können leicht durch zu fest angezogene Halteschellen eingedrückt werden, was zu gefährlichen Undichtigkeiten führen kann. Bei den Thomson-Aktuatoren verlaufen sämtliche Kabel geschützt innerhalb der Wandverkleidungen, unter dem Boden oder durch die Dachstreben. Das spart nicht nur Zeit bei der Montage – es macht die Funktion auch sicherer und zuverlässiger.

Elektrische Aktuatoren: Neue Optionen ermöglicht

Als ihnen die Möglichkeiten der Electrak HD-Aktuatoren bewusst wurden, begannen Taylor und Hadley, ihre Auflieger mit Funktionen auszustatten, die sie bei ihrer anfänglichen Suche nach einer Hydraulik-Alternative zunächst nicht im Blick hatten. Mit den elektrischen Aktuatoren konnten sie ihren Kunden neue Optionen anbieten, wie einen beweglichen Boden. Diese Option erlaubt es, Abschnitte des Zwischenbodens auf jede Höhe innerhalb von 40 Zentimetern zu bringen, sodass die Packer die obere und untere Stauhöhe optimal nutzen können. Und Treppen an verschiedenen Stellen des Trailers, die bisher per Federkraft eingeklappt wurden, lassen sich nun elektrisch angetrieben einfacher und sicherer bedienen.

Wohl eine echt Weltneuheit ist der „Tubavator“ – diese elektrische Hebebühne fährt aus einer offenen Seitentür heraus, um das Verladen von schwerem Equipment zu erleichtern. So lassen sich auch 25-Kilogramm-wiegende Tubas einfach verladen.

Ein guter Projektpartner

Neben der Funktionalität der Aktuatoren lobt Hadley auch die Thomson-Ingenieure für ihre Unterstützung bei Konstruktionsanpassungen und Programmierung: „Als wir Probleme hatten, eine Aktuator-Baugruppe an einer Trailerwand zu montieren, half uns Thomson mit einer konstruktiven Lösung, die den Motor um 90 Grad drehte. Damit wir die Aktuatoren innerhalb unserer Rampenrahmen montieren und gleichzeitig die vorhandenen Montagepunkte nutzen können, hat Thomson außerdem die Kolbenstange einfach um 100 Millimeter verlängert.“

Das Unternehmen plant zukünftig, etwa 50 Auflieger pro Jahr zu bauen, und angesichts von Tausenden aktiver Highschool-, College- sowie Drum-Corps-Bands in den USA wird das Geschäft wohl auf Wachstumskurs bleiben.

Der Autor Anders Karlsson ist Product Line Specialist für Linearaktuatoren bei Thomson in Kristianstad (Schweden).

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