Elektromechanische Aktuatoren für die Fabrikautomation

Die elektromechanischen Aktuatoren für die Fabrikautomation aus dem Hause Ewellix versprechen Einfachheit, präzise Steuerbarkeit und geringere Gesamtbetriebskosten. Wesentliche Vorteile, denn wenn Unternehmen ihre digitale Strategie planen, können sie sich leicht in deren Komplexität verstricken. Die häufigste Befürchtung ist dabei, bestehende Infrastruktur komplett neu aufstellen zu müssen, um alle Vorteile von Industrie 4.0 nutzen zu können. Zudem erwarten die Unternehmen, dass sie zusätzliche Hard- und Software benötigen, um Datenverkehr und -analyse zu stemmen – mit dem ganzen damit verbundenen Entwicklungs-, Test- und Wartungsaufwand.

Doch die Digitalisierung der Produktion bietet insgesamt große Vorteile: Dank Industrie 4.0 können Unternehmen neue digitale Ansätze einfacher und günstiger von Grund auf umsetzen. So lassen sich Leistung und Flexibilität bereits vorhandener Anlagen steigern und ein breites Aufgabengebiet automatisieren. Solche Anwendungen werden künftig einer der am schnellsten wachsenden Technologiebereiche sein. Die Marktanalysten von Mordor Intelligence erwarten, dass der Markt für Fabrikautomatisierungs-Lösungen in den kommenden fünf Jahren um neun Prozent pro Jahr wächst.

Durch eine stärkere und bessere Automatisierung ihrer Produktion können Unternehmen ihre Betriebs- und Arbeitskosten senken und gleichzeitig ihre Produktivität, Qualität und Sicherheit erhöhen. Viele Automatisierungslösungen, besonders einfachere Anwendungen in geringem Umfang, amortisieren sich in kürzester Zeit. Ein Unternehmen kann auch langfristig zusätzlichen Mehrwert schaffen, indem es seine automatisierten Anlagen mit größeren I-4.0-Netzwerken und Anwendungen verbindet. Dazu muss es aber den passenden Technologieansatz mit leistungsfähigen und flexiblen Komponenten wählen, die sich einfach in die digitale Infrastruktur integrieren lassen.

Einer der wichtigsten Bausteine in der Fertigungsautomatisierung ist die Lineartechnik. Linearantriebe transportieren, handhaben und positionieren Produkte, Komponenten und Werkzeuge. Bisher wurden diese Linearbewegungen in der Produktion von fluidtechnischen Anlagen umgesetzt. Für Hochgeschwindigkeits- und Niedriglastanwendungen kamen in der Regel pneumatische Systeme zum Einsatz. Um große Kräfte zu erzeugen, nutzten Anwender Hydrauliklösungen. Mit Blick auf I 4.0 zeigt sich jedoch, so Ewellix, dass elektromechanische Lösungen für aktuelle und künftige Automatisierungsanforderungen deutlich besser geeignet sind.

Elektromechanische Aktuatoren ersetzen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder durch einen Präzisionskugel- oder Rollengewindetrieb, angetrieben von einem Elektromotor. Dank ihres modularen Aufbaus können Anwender Leistung, Geschwindigkeit und Präzision der Komponenten auf jede ihrer Anwendungen anpassen. Ein großer Vorteil elektromechanischer Lösungen: Sie sind einfacher aufgebaut als fluidtechnische Anlagen, die eine ausgefeilte und komplexe Infrastruktur voraussetzen. Pneumatische Systeme benötigen Schläuche, Pumpen, Ventile, Regler, Schmierstoffgeber und Luftfilter. Hydrauliksysteme erfordern einen Flüssigkeitsbehälter, Pumpen, Motoren, Ablassventile, Wärmetauscher sowie geräuschreduzierende Geräte. Ein elektromechanischer Aktuator dagegen braucht nur wenige Kabel, um Strom- und Steuerungssignale zu übertragen. Elektromechanische Systeme benötigen weniger Platz und verfügen über ein einfacheres mechanisches Layout. Das reduziert die Gesamtzeit für Design, Installation und Inbetriebnahme eines Automatisierungsprojekts und vereinfacht die Integration der Aktuatoren.

Je anspruchsvoller Automatisierungsaufgaben werden, desto deutlicher zeigen sich die Vorteile der Elektromechanik. In Fluidtechniksystemen lassen sich Geschwindigkeit und Position des Aktuators unter Umständen nur schwer steuern, insbesondere wenn diese Parameter bei einer Anwendung variieren. Durch die direkte mechanische Verbindung zwischen Motor und Präzisionskugel- oder Rollengewindetrieb lassen sich elektromechanische Aktuatoren präzise steuern und bieten eine Wiederholgenauigkeit bis auf wenige Mikrometer über ihren gesamten Bewegungsbereich. Darüber hinaus ist es sehr einfach, die Geschwindigkeit innerhalb eines Bewegungszyklus genau anzupassen.

Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Positionierung eines elektromechanischen Aktuators lassen sich mit der Steuersoftware regeln. Das erleichtert Anwendern die Feinabstimmung von Automatisierungssystemen, und sie können ihre Prozesse jederzeit anpassen und verbessern. Diese Flexibilität ist in vielen Industrie-4.0-Anwendungen von entscheidender Bedeutung – von datengestützter kontinuierlicher Verbesserung bis hin zur Massenanpassung in der Fertigung.

Der der Einsatz elektromechanischer Lösungen bei der Lineartechnik kann auch die Gesamtbetriebskosten einer Anlage senken. Obwohl ein Aktuator hochpräzise Komponenten enthält, sind alle wichtigen Teile gut vor Beschädigungen und Verunreinigungen geschützt. Das sorgt für eine lange und gut planbare Lebensdauer. Und muss ein Aktuator ausgetauscht werden, geht das einfach und ohne lange Maschinenstillstände.

Ein weiterer Vorteil: Elektromechanische Systeme arbeiten sehr effizient. Ein elektromechanischer Aktuator überträgt in der Regel 80 % seiner Eingangsleistung. Zum Vergleich: Ein Hydrauliksystem schafft nur knapp 40, pneumatische Anlagen sogar nur 20 %.

Speziell für den Einsatz in der automatisierten Fabrik der I-4.0-Welt hat Ewellix die neue Generation der CASM-100- und LEMC-Serien im Programm. Sie leistet bis zu 82 kN und ermöglicht Betriebsgeschwindigkeiten von bis zu 1 m/s. Die Schweinfurter Lineartechnik-Spezialisten haben die neuen Aktuatoren zudem mit einer Reihe von Sensoren ausgestattet. Diese messen präzise das vom Motor an die interne Kugel- oder Rollenspindel abgegebene Drehmoment und überwachen die Betriebstemperatur des Aktuators.

Die so gewonnenen Informationen stehen dem Anwender in Echtzeit zur Verfügung. Sie helfen ihm dabei, die Produktivität seiner Anlagen zu steigern, die Qualität des Prozesses zu verbessern sowie vor Ausfällen zu schützen, ohne dass das aktuelle Maschinenlayout wesentlich geändert werden muss.