Bewegungssteuerungssysteme, die weniger Energie verbrauchen und mit erneuerbaren Ressourcen betrieben werden können, sind der Schlüssel zu energieeffizienten Geräten und Teil einer nachhaltigen Unternehmensstrategie.

Digitale Transformation

Heutige Hersteller interagieren in ihrem täglichen Leben mit digitaler Automatisierung und detaillierten Benutzeroberflächen und erwarten von industriellen Systemen die gleiche digitale Leistungsfähigkeit. Wenn Unternehmen ihre Abläufe digital umgestalten, sehen sie echte, verlässliche Vorteile.

Eingebettete Sensoren in Geräten überwachen kontinuierlich Temperatur, Position, Belastung und Verschleiß in Echtzeit. Überwachung, automatische Konfiguration und Diagnose sowie gesammelte Prozessdaten, die in Dashboards dargestellt werden, geben Bedienern die Einblicke, die sie benötigen, um sichere und fundierte Entscheidungen zu treffen. Mit vernetzten Bewegungssteuerungssystemen können Bediener die Produktionsleistung, den Energieverbrauch und die Zuverlässigkeit analysieren.

Der Zugriff auf diese Erkenntnisse über Dashboards ermöglicht es Herstellern, ihre Abläufe und letztendlich ihre Produktion besser zu steuern und kontinuierlich zu verbessern.

Marktwettbewerb

Zwischen Arbeitskräftemangel und Lieferkettenproblemen war es für Unternehmen noch nie so schwierig, einen Wettbewerbsvorteil zu wahren. Darüber hinaus haben die digitale Transformation der industriellen Fertigung und die sie vorantreibenden fortschrittlichen Technologien es Unternehmen, die in sie investieren, ermöglicht, ihre Abläufe erheblich zu optimieren.

Um an der Spitze des Marktes zu bleiben, ist es wichtiger denn je, agil auf veränderte Marktanforderungen zu reagieren und die Kundenanforderungen zuverlässig zu erfüllen. Hersteller müssen Maschinenstillstandszeiten minimieren und die Produktion maximieren. Die Integration vernetzter hybrider Automatisierungslösungen kann dazu beitragen, die Maschinenzuverlässigkeit und -verfügbarkeit zu verbessern.

Um den Energieverbrauch zu optimieren, den Betrieb zu verbessern und in ihrer Branche an der Spitze zu bleiben, suchen Unternehmen nach einem kompletten Bewegungssteuerungspaket. Führende Technologieanbieter haben dies erkannt und eine Reihe fortschrittlicher, integrierter Lösungen entwickelt, die Servoantriebe, Motoren und elektrische Aktuatoren sowie Pneumatik kombinieren.

OEMs haben eine erhebliche Chance, hybride Automatisierungssysteme in Maschinendesigns zu integrieren, die besser auf die größten Bedürfnisse und Anliegen ihrer Kunden abgestimmt sind und diese berücksichtigen.

Automatisierung und zeitgenössisches Maschinendesign

Eine Möglichkeit für Unternehmen, Herausforderungen zu meistern und die Produktion zu steigern, besteht darin, kleinere, anspruchsvollere Maschinen in ihre Produktionslinien zu integrieren. Durch kleinere Stellflächen passen mehr Maschinen auf den gleichen Produktionsraum, und fortschrittliche Bewegungssteuerungstechnologie kann die Automatisierung von Aufgaben mit höherer Präzision von der Montage bis zur Endproduktinspektion ermöglichen.

Hersteller suchen auch nach Bewegungssteuerungstechnologie mit: höherer Genauigkeit, um Verschwendung zu vermeiden; kürzere Zykluszeiten zur Steigerung der Leistung; und eine größere Positionsflexibilität, damit Bediener Maschinenprogramme per Knopfdruck ändern können. Der Einsatz von Maschinen mit diesen Funktionen kann zu einer höheren Produktion in kürzerer Zeit führen, die Nachhaltigkeit verbessern und die Kosten senken.

So wählen Sie pneumatische, elektrische oder hybride Bewegungssteuerung aus

Es stehen zahlreiche Bewegungssteuerungsangebote zur Verfügung, und es kann verwirrend sein, die richtige Wahl zu treffen. Wann nutzen OEMs elektrische, wann pneumatische und wann beide?

Bei der Auswahl von Bewegungslösungen sind viele Faktoren und Bedenken zu berücksichtigen:

1. Erfüllen sie die Leistungs-, Flexibilitäts- und Genauigkeitsanforderungen der Anwendung?
2. Wie hoch sind die anfänglichen Betriebs- und laufenden Wartungskosten?
3. Wie wirken sie sich auf die Energieeffizienz der Maschine aus?
4. Wie lassen sich Bewegungsprodukte in andere Geräte integrieren?
5. Können sie Daten sammeln und den Gerätezustand analysieren?
6. Wird es dadurch einfacher und schneller, eine Maschine zu entwerfen?
7. Wie sieht die Lernkurve für neue Technologien aus?

Abhängig von den Anforderungen einer Anwendung haben pneumatische und elektrische Bewegungssteuerung jeweils unterschiedliche Vorteile, und eine Anwendung kann von einem oder beiden profitieren. Bei manchen Anwendungen ist es ziemlich klar, welche Lösung am besten geeignet ist. Für einen einfachen Mechanismus zum Schieben von Kartons von einem Förderband ist ein Pneumatikzylinder am sinnvollsten. Sollen diese Kartons jedoch auf unterschiedliche Linien oder Positionen auf dem Förderband sortiert werden, ist ein elektrischer Antrieb mit mehreren Positionen erforderlich.

Bei komplexeren Anwendungen kann die Auswahl unklar sein. Dies ist ein Zeichen dafür, dass Anwendungen möglicherweise den größten Nutzen aus der Verwendung beider Elemente ziehen. Elektromechanische Zylinder können über einen Pneumatikanschluss Druckluft zur Sperrluft bei Abfüllanwendungen nutzen. In Montageanlagen kann ein elektrisches lineares Mehrachssystem einen pneumatischen Greifer nutzen. Und eine in vertikaler Richtung arbeitende elektrische Linearachse kann einen Pneumatikzylinder zum Gewichtsausgleich nutzen.

Die technologieübergreifende Automatisierung ermöglicht es OEMs, die komplementären Stärken der pneumatischen und elektrischen Bewegungssteuerungstechnologie in derselben Anwendung zu nutzen und die Vorteile an ihre Kunden weiterzugeben.

Schauen wir uns die Stärken der einzelnen Technologien an, um besser zu verstehen, wie sie zusammenarbeiten können:

Pneumatische Bewegungssteuerung

Eine pneumatische Bewegung wird dadurch erreicht, dass ein komprimiertes Gas physikalisch auf einen Mechanismus einwirkt, um die erforderliche Bewegung zu erzeugen. Pneumatiklösungen bieten nachweislich einen robusten Betrieb hinsichtlich Hardware, Design und Installation, und bei der Aufrüstung eines Pneumatiksystems müssen im Vergleich zu einem Servosystem in der Regel weniger Komponenten geändert oder ersetzt werden.

Das bekannteste Beispiel für pneumatische Bewegungssteuerung ist ein Zylinder mit innenliegendem Kolben, der eine lineare Bewegung erzeugt. Dies mag der Grund dafür sein, dass Pneumatik oft als diskrete Bewegungstechnologie betrachtet wird, die nur zum vollständigen Aus- und Einfahren eines Mechanismus geeignet ist.

Die kontinuierliche Innovation der Anbieter von Bewegungssteuerungstechnologien hat jedoch die Möglichkeiten erweitert. Mit Schwenkantrieben kann beispielsweise eine kontinuierliche Drehbewegung erreicht werden.

Zur Überwachung und Optimierung des Betriebs stehen außerdem Sensoren und Durchflussregelungen zur Verfügung, während die Differenzdruckregelung eine kontinuierliche pneumatische Positionierung der Geräte ermöglicht. Mithilfe relativ kleiner elektropneumatischer Ein-/Aus-Magnetventile oder modulierender Stellventile wird ein kontrollierter Druck gegen einen konstanten Gegendruck angelegt.

Bediener können die Position manuell über Tasten und Schalter oder automatisch über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder eine Schleifensteuerung steuern.

Elektrische Bewegungssteuerung

Elektrische Aktuatoren in Kombination mit Servomotoren sind für ihre hohe Geschwindigkeit, punktgenaue Genauigkeit und Effizienz bekannt und erzeugen Bewegung durch die Umwandlung von Elektrizität in Rotations- oder Linearbewegung. Diese Systeme mit geschlossenem Regelkreis umfassen in der Regel komplexere Komponenten wie Bewegungssteuerung, Servoantrieb, Motor und Rückkopplungssensor sowie Konstruktionspraktiken als pneumatische Bewegungslösungen.

Jeder Servomotor ist mit einem Antrieb verbunden, der befohlenen Signalen folgt, die die gewünschte Funktion bereitstellen und eine genaue Positionierung, präzise Winkelgeschwindigkeiten und variable Beschleunigungsprofile liefern können. Mit einem solchen Bereich können Servosysteme die Positionsbewegungssteuerung für verschiedene Anwendungen bereitstellen, vom Roboterarm bis hin zu kontinuierlich rotierenden Förderbändern.

Da es sich bei Servoantrieben und Controllern um Mikroprozessorgeräte handelt, verfügen sie über ein hohes Maß an integrierter Funktionalität und können direkt lokale und Ferndiagnose- und Datenprotokollierungsfunktionen für Dashboards bereitstellen.

Die Verbindung von SPS und anderen Steuerungen mit Servobewegungssystemen kann OEMs dabei helfen, eine noch fortschrittlichere Bewegungssteuerung und Synchronisierung zu erreichen. Zu den Spezialfunktionen gehören eine hochpräzise Positionierung mit Wiederholgenauigkeit im Submikrometerbereich, elektronische Nockensteuerung und elektronische Getriebe, die auch für die komplexesten Anwendungen wie Bearbeitung, Robotik und Fertigungsanlagen von Nutzen sein können.

Beispielsweise kann eine Verpackungslinie von mechanischen Kurvenscheiben auf ein Servobewegungssystem mit elektrischen Kurvenscheiben umgerüstet werden. Während der Formatwechsel mit mechanischen Scheiben aufwändig, zeitaufwändig und fehleranfällig ist, erfolgt die maschinelle Umstellung mit elektrischen Kurvenscheiben per Knopfdruck. Das spart Zeit, verbessert die Genauigkeit, minimiert den Ausschuss und senkt die Kosten.

Hybride Bewegungssteuerung

Ein elektropneumatisches Hybrid-Automatisierungssystem kann Hersteller dabei unterstützen, die geeigneten Technologien für jede spezifische Funktion anzuwenden. Wenn Nachhaltigkeit, Positionsflexibilität, Präzision, Stabilität, leiser Betrieb, Konnektivität und Überwachung am wichtigsten sind, bietet elektrische Bewegung große Vorteile. Wenn für Anwendungen nur begrenzt Platz zur Verfügung steht, ein robuster Betrieb erforderlich ist oder eine schnelle Konstruktion, Installation und Inbetriebnahme erforderlich ist, ist die pneumatische Bewegungssteuerung die beste Wahl.

Die Produktionslinien in den meisten Produktionsstätten umfassen verschiedene Arten von OEM-Geräten, wobei das Produkt zwischen den Maschinen entlang von Transport- und Stauförderern bewegt wird. Diese Linien bieten viele Möglichkeiten, sowohl pneumatische als auch elektrische Linearbewegungen zu integrieren.

Eine typische Produktionslinie für Getränkeverpackungen umfasst beispielsweise die folgenden Funktionen: Streckblasformen von Flaschen, Füllen und Verschließen von Flaschen, Fördern und Sammeln, Etikettieren von Flaschen, Überprüfen, Füllen und Etikettieren, Verpacken von Flaschen in Kartons sowie Palettieren und Schrumpfen von Kartons. Streckblasformen, Faltschachteln und das Auftragen von Leim profitieren alle von pneumatischen Bewegungen, während der Transport und die Positionierung von Flaschen in Abfüll- und Etikettieranlagen von Servobewegungen profitieren.

Einfache Transportbänder und Palettiersysteme profitieren von beiden Bewegungsformen: Förderbänder können mit Elektromotoren angetrieben werden, Produktstopps und Tore können mit pneumatischer Betätigung betrieben werden. Die Handhabung großer Kartons kann mit Pneumatik erfolgen, während Interpolation und Feinpositionseinstellungen mithilfe von Servobewegungen gesteuert werden können.

Vorteile hybrider Automatisierungssysteme

Führende Anbieter von Bewegungssteuerungstechnologie bieten jetzt integrierte Komplettlösungspakete an, die elektrische, pneumatische oder hybride Bewegungssteuerung umfassen. Diese umfassenden Lösungen umfassen intelligente Geräte auf Feldebene, Bewegungssteuerung, Maschinensteuerung und Analyse.

Zu den pneumatischen Optionen gehören ein Pneumatikzylinder, ein Ventilsystem, eine Steuerung, Analysen und ein Dashboard über ein Gateway. Zu den elektrischen Optionen gehören ein elektrischer Linearantrieb, ein Servomotor und ein Antrieb sowie eine Steuerung und ein Dashboard über ein Gateway. Während beide Technologien Dashboards bieten, sind Daten direkt vom Servoantrieb verfügbar und pneumatische Systeme erfordern den Zusatz von Sensoren.

Komplette, integrierte Lösungen wie diese bieten sowohl für OEMs als auch für ihre Kunden viele Vorteile. Da sie bereits konstruiert und montiert sind, können hybride Automatisierungssysteme die Beschaffung, Entwicklung und Inbetriebnahme rationalisieren. Andernfalls müssen OEMs die Komponenten separat beschaffen und sie selbst anpassen und konstruieren. Dies dauert nicht nur länger und erhöht die Komplexität der Lieferkette, sondern kann auch zu Größenproblemen führen.

Hybride Automatisierungssysteme bieten außerdem Flexibilität, die es OEMs ermöglicht, Maschinen zu entwickeln, die eine Reihe von Produkttypen produzieren, Umrüstzeiten minimieren und sich im Laufe der Zeit ändernde Anforderungen erfüllen können. Da viele Unternehmen dem anhaltenden Druck ausgesetzt sind, den Durchsatz zu steigern und gleichzeitig die Betriebskosten zu senken, kann dies die Produktionsläufe verkürzen, die Maschinenauslastung erhöhen und die Lebensdauer der Geräte verlängern.

Mit der elektronischen Neukonfiguration der Bewegungssteuerung können Bediener Bewegungsprofile im Handumdrehen ändern. Einige Systeme bieten ein zukunftssicheres Design und sind mit Funktionen ausgestattet, die jetzt oder in zukünftigen Maschinengenerationen implementiert werden können. Um Kunden ein Höchstmaß an Flexibilität zu bieten, suchen Sie nach Systemen mit äußerst vielseitigen elektrischen Aktuatoren, die ein breites Spektrum an Anwendungsanforderungen abdecken.

Hybride Automatisierungssysteme bleiben nicht nur wettbewerbsfähig, sondern können auch die Nachhaltigkeit der Hersteller verbessern. Diese Systeme können eine bessere Maschineneffizienz bieten und den Ausschuss reduzieren, was wiederum den Ressourcenverbrauch und die Kosten senkt. Energieeffizienz kann es ermöglichen, Nachhaltigkeitsziele besser zu erreichen, während Kosteneinsparungen die Gesamtbetriebskosten senken können. Für eine höhere Wiederholgenauigkeit und Gleichmäßigkeit ist es wichtig, nach einem System mit elektrischer Linearbewegung zu suchen, das ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Genauigkeit bietet.

Größere Flexibilität, Effizienz und Leistung

OEMs können feststellen, ob ein hybrides Automatisierungssystem einer Anwendung zugute kommt, indem sie wichtige Anwendungsfaktoren bewerten, darunter:

1. Energieverbrauch,
2. Betriebskosten,
3. Positionsflexibilität,
4. Genauigkeit,
5. Vibrationen und Lärm,
6. CAP-EX,
7. Konnektivität,
8. Größe,
9. Installation und
10. Inbetriebnahmezeit und Haltbarkeit.

Um die am besten geeigneten Lösungen auszuwählen, die die gewünschten Ergebnisse erzielen, ist es von entscheidender Bedeutung, mit einem erfahrenen Partner für Bewegungssteuerung und digitale Transformation zusammenzuarbeiten, der über ein umfassendes Portfolio an Technologien und Größenoptionen verfügt. Ein solcher Partner kann OEMs bei der Beauftragung von Lösungen unterstützen und langfristigen Support bieten.

Mit hybriden Automatisierungssystemen müssen sich Unternehmen nicht zwischen Leistung, Flexibilität, Nachhaltigkeit, Konnektivität und Kosten entscheiden. Sie können alles haben – präzise, ​​leistungsstarke lineare Bewegung, die Flexibilität, sich ändernden Produktionsanforderungen gerecht zu werden, Daten und Erkenntnisse zur Maximierung der Produktion, optimierten Energieverbrauch und niedrigere Gesamtbetriebskosten.