Moog

Moog is een Amerikaans bedrijf dat in 1951 door William C. Moog werd opgericht en wordt beschouwd als de uitvinder van de eerste praktisch toepasbare elektrohydraulische servoklep. Op het gebied van hydraulica is Moog wereldwijd toonaangevend in de ontwikkeling en productie van servokleppen, elektrohydraulische aandrijfsystemen en motion-control-oplossingen voor industriële en lucht- en ruimtevaarttoepassingen. De producten van Moog onderscheiden zich door hun hoge dynamiek, precisie en betrouwbaarheid.

Geschiedenis en ontwikkeling van Moog

De geschiedenis van Moog is onlosmakelijk verbonden met de ontwikkeling van de elektrohydraulische servotechniek. Het bedrijf heeft de hydraulische sector decennialang gevormd en normen vastgesteld die tot op de dag van vandaag gelden.

Oprichting en de uitvinding van het servoventiel

In 1950 ontwikkelde Bill Moog een elektrohydraulische servoklep die kleine elektrische signalen omzette in nauwkeurige hydraulische bewegingen. In april 1950 diende hij een octrooiaanvraag in, die in januari 1953 werd toegekend als Amerikaans octrooi nr. 2,625.136. Deze ontwikkeling wordt beschouwd als de eerste praktisch bruikbare hoogvermogen-servoklep, die betrouwbaarder en eenvoudiger te produceren was dan alle eerdere ontwerpen. De technische innovatie bestond uit een tweetrapsontwerp met een wrijvingsloze pilootfase, die een snelle en nauwkeurige regeling van het hydraulisch vermogen mogelijk maakte met zeer weinig elektrisch ingangsvermogen.

Op 1 juli 1951 richtten Bill Moog, zijn broer Art en ingenieur Lou Geyer de Moog Valve Company op in East Aurora, New York. De eerste vier servokleppen gingen naar Bendix Aviation, gevolgd door orders van Boeing en Convair. De snelle acceptatie in de luchtvaartindustrie toont aan hoe groot de behoefte aan nauwkeurige hydraulische regeling was.

Van klepfabrikant naar systeemintegrator

In 1965 veranderde het bedrijf zijn naam in Moog Inc. , wat de overgang weerspiegelde van een pure klepfabrikant naar een systeemintegrator. Moog breidde het portfolio uit van losse servokleppen naar complete elektrohydraulische aandrijfsystemen, bestaande uit kleppen, hydraulische actuatoren en besturingselektronica. Deze ontwikkeling legde de basis voor het huidige bedrijfsmodel.

In de daaropvolgende decennia groeide Moog door gerichte overnames. In 1998 nam Moog 75 procent van de aandelen over van Hydrolux S. à r. l. in Luxemburg, een specialist in hydraulische cartridgeventielen. Onder de naam Moog Hydrolux ontwikkelde het bedrijf cartridgeventielen voor zware industriële toepassingen zoals spuitgietmachines en persen. De X700-serie, een IoT-compatibele servokartridgeventiel voor drukken tot 420 bar, ontstond in deze periode. In 2024 werd de vestiging in Luxemburg verkocht aan AXXERON; de betreffende producten worden voortgezet onder de naam AXXERON Hydrolux.

Technologie van de Moog-servokleppen

Moog-servokleppen zijn continu geregelde elektrohydraulische kleppen waarbij de uitgangsgrootheden, met name de spoolpositie en daarmee het debiet, evenredig zijn aan het elektrische ingangssignaal. Het mechanische hart wordt gevormd door een spool-in-bushing-ontwerp met een zeer geringe overlapping van minder dan één procent, wat een hoge statische en dynamische nauwkeurigheid mogelijk maakt.

Tweetrapsprincipe met flapper-nozzle-pilootfase

Veel Moog-servokleppen, waaronder de 31-serie, de 77X-serie en de E024/24-serie, maken gebruik van een tweetraps nozzle-flapper-constructie. De eerste trap bestaat uit een droge koppelmotor met een anker-flapperconstructie, twee tegenover elkaar geplaatste spuitmonden en een mechanische feedbackdraad.

De werking kan in verschillende stappen worden beschreven. Een elektrisch signaal stuurt de koppelmotor aan, die een koppel op de anker uitoefent. Het anker stuurt de klep dichter naar de ene spuitmond en verder weg van de andere, waardoor de openingsdoorsneden van de spuitmonden veranderen. Hierdoor ontstaat een drukverschil tussen de twee regelkamers, die verbonden zijn met de uiteinden van de spool. De spool beweegt evenredig met het drukverschil en verandert de hydraulische volumestroom bij de aansluitingen P, A, B en T. Terwijl de spool beweegt, oefent de terugkoppeldraad een terugstelmoment uit op het anker, totdat een evenwichtstoestand is bereikt. De spoolpositie wordt daardoor evenredig aan het ingangssignaal.

Jet-Pipe-piloottrap als alternatief

Moog maakt in bepaalde klepseries ook gebruik van jet-pipe-piloottrappen. Bij dit principe stuurt de koppelmotor een kleine straalbuis aan, die een hydraulische straal op twee ontvangers richt. Als de straalbuis door het elektrische signaal wordt afgebogen, raakt de straal de ontvangers asymmetrisch, wat een drukverschil tussen de uiteinden van de spoel veroorzaakt. De verdere werking met spoelbeweging en terugkoppeling komt overeen met de flapper-nozzle-constructie.

De jet-pipe-constructie biedt voordelen in omgevingen die gevoelig zijn voor vervuiling, aangezien de open straal minder gevoelig reageert op deeltjes dan de smalle spuitmondopeningen van de flapper-nozzle-constructie. De constructeur kiest voor een van beide soorten voortrappen, afhankelijk van het eisenprofiel van de toepassing.

Productassortiment van Moog op het gebied van hydraulica

Het productassortiment van Moog omvat verschillende klepfamilies en aandrijfsystemen die voldoen aan uiteenlopende eisen op het gebied van dynamiek, doorstroming en druk.

Klassieke servokleppen

De klassieke tweetraps servokleppen van Moog dekken nominale debieten van ongeveer 0,3 tot 57 l/min, gemeten bij een drukverschil van 70 bar respectievelijk 35 bar per spoelklep. De maximale werkdrukken liggen, afhankelijk van de serie, tussen 210 en 350 bar. De 31-serie, een microservoklep, bereikt nominale debieten van 3,8 tot 15 l/min bij een maximale werkdruk van 275 bar. De behuizingen zijn vervaardigd uit roestvrij staal; de koppelmotor is geïntegreerd in een afgedichte behuizing.

De E024/24-serie, bestaande uit miniatuurservokleppen, biedt nominale debieten van 0,3 tot 7,5 l/min en een sprongrespons van ongeveer 1,8 milliseconde bij 100 procent slag. De frequentierespons reikt tot 400 Hz. Met een gewicht van 95 gram zijn deze ventielen ontworpen voor compacte, zeer dynamische toepassingen.

Direct aangestuurde servokleppen

De D638- en D639-serie van Moog zijn direct aangestuurde servokleppen zonder hydraulische pilootfase. Een lineaire directe aandrijving beweegt de spool rechtstreeks, wat het voordeel biedt van een lager pilootdebiet en een vereenvoudigde aansturing. De D638-serie bereikt nominale debieten tot 40 l/min, de D639-serie tot 100 l/min. De maximale werkdruk bedraagt 350 bar. Deze ventielen zijn uitgerust met veldbus-interfaces en zijn geschikt voor industriële toepassingen waarin een hoge doorstroom en tegelijkertijd digitale aansturing vereist zijn.

Elektrohydrostatische actuatoren (EHA)

Een groeiend onderdeel van het Moog-assortiment zijn elektrohydrostatische actuatorsystemen. Bij deze systemen drijft een elektromotor een compacte hydraulische pomp aan, die rechtstreeks met een cilinder is verbonden. Deze constructie combineert de hoge krachttichtheid van de hydraulica met de voordelen van een decentrale elektrische energievoorziening. Centrale hydraulische toevoerleidingen zijn niet meer nodig, wat het gewicht en de installatiekosten vermindert. EHA-systemen worden toegepast in lucht- en ruimtevaarttoepassingen en in toenemende mate ook in industriële installaties.

Industriële toepassingen van Moog-hydraulische componenten

Moog-hydraulische componenten zijn te vinden in een breed scala aan toepassingen die hoge eisen stellen aan precisie en dynamiek.

Werktuigmachines en productie-installaties

In werktuigmachines sturen Moog-servokleppen hydraulische assen aan die een nauwkeurige positie- en krachtregeling vereisen. De hoge frequentierespons van de ventielen maakt snelle bewegingscycli en korte cyclustijden mogelijk. Spuitgietmachines, drukgietmachines en vormpersen profiteren van het hoge debiet en het snelle schakelgedrag van de Moog-ventielen.

Testbanktechniek en simulatie

Een traditioneel toepassingsgebied voor Moog-servokleppen is de testbanktechniek. Servohydraulische testbanken voor vermoeidheidstests, trillingsinstallaties en aardbevingssimulatoren maken gebruik van de kleppen om hydraulische actuatoren met gedefinieerde kracht- of wegverloopcurves aan te sturen. Het brede werkingsbereik van de ventielen maakt een realistische simulatie van dynamische belastingen mogelijk. Moog levert voor deze toepassingen vaak complete systemen bestaande uit ventielen, actuatoren, sensoren en besturingselektronica.

Besturing en regeling van Moog-systemen

De prestaties van een Moog-servoklep komen pas volledig tot hun recht in combinatie met een geschikte besturing. Moog biedt eigen servocontrollers aan die de regelkringen voor positie, kracht of druk afsluiten. De controllers verwerken sensorsignalen van LVDT-sensoren, druksensoren of wegsensoren en berekenen de stuursignalen voor de kleppen.

Regelgrootheden en strategieën

Afhankelijk van de toepassing worden verschillende regelstrategieën toegepast. Bij de positieregeling volgt de hydraulische actuator een voorgeschreven wegprofiel, waarbij de servoklep het debiet zodanig aanpast dat de werkelijke positie overeenkomt met de gewenste positie. De krachtregeling handhaaft een gedefinieerde kracht, ongeacht wegschommelingen van de belasting. De drukregeling ten slotte regelt de druk in de hydraulische cilinder en wordt vaak toegepast in testbanktoepassingen.

Moderne Moog-systemen maken gebruik van veldbus-interfaces zoals EtherCAT of PROFINET om de ventielen rechtstreeks in de overkoepelende machinebesturing te integreren. Dit maakt parametrering, diagnose en inbedrijfstelling via digitale tools mogelijk en vermindert de bekabelingsinspanning.

Onderhoud en service van Moog-servokleppen

Servokleppen zijn uiterst nauwkeurige componenten waarvan de functionele eigenschappen gevoelig zijn voor vervuiling, veroudering en mechanische slijtage. Systematisch onderhoud verlengt de levensduur en behoudt de dynamische eigenschappen gedurende lange bedrijfsperioden.

Zuiverheid van de hydraulische vloeistof

De belangrijkste voorwaarde voor een betrouwbare werking van Moog-servokleppen is de zuiverheid van de hydraulische olie. Deeltjes in de orde van grootte van enkele micrometers kunnen de fijne spuitmonden van de flapper-nozzle-pilootfase verstoppen of de speling in het spool-bushing-systeem beïnvloeden. Moog adviseert daarom een fijne filtering, afgestemd op de betreffende kleppenserie. Controle van de oliekwaliteit volgens ISO 4406 maakt standaard deel uit van de onderhoudsplannen.

Typische slijtageverschijnselen

Naarmate de bedrijfstijd toeneemt, kunnen de statische en dynamische eigenschappen van een servoklep veranderen. Hysterese en nulpuntverschuiving nemen toe, de frequentierespons kan afnemen en er kunnen lekkages aan de afdichtingen optreden. Door de klepkarakteristieken regelmatig te laten controleren, bijvoorbeeld door de fabrikant of geautoriseerde servicepartners, kunnen deze veranderingen vroegtijdig worden opgemerkt en kunnen er maatregelen worden genomen.

Reparatie en levering van reserveonderdelen

Moog biedt voor veel klepseries een reparatieservice aan, waarbij slijtageonderdelen zoals afdichtingen, spuitmonden en spoelen worden vervangen en de klep opnieuw wordt afgesteld. De levering van reserveonderdelen voor gevestigde series is gedurende lange tijd gewaarborgd, wat voor exploitanten van duurzame installaties een belangrijk criterium is bij de productkeuze.

Het belang van Moog in de moderne hydraulica

Moog heeft de elektrohydraulische servotechnologie decennialang gevormd en is tot op de dag van vandaag een toonaangevende speler op de markt voor hoogdynamische hydraulische besturingen. De uitvinding van het eerste praktisch bruikbare servoventiel legde de basis voor de elektrohydraulische bewegingsbesturing, zoals die tegenwoordig vanzelfsprekend is in talloze industriële en ruimtevaarttoepassingen.

De verdere ontwikkeling van louter ventielen naar complete motion-control-systemen, de integratie van digitale besturingen en de trend naar elektrohydostatische aandrijvingen tonen aan dat Moog ook bij de huidige technologische omwentelingen een drijvende rol speelt. Voor ontwerpers, onderhoudstechnici en installatiebeheerders die de hoogste eisen stellen aan precisie en dynamiek in hydraulische systemen, behoren Moog-producten tot de standaardoplossingen waarmee bij het ontwerp en de dimensionering rekening moet worden gehouden.