Die Maschinenautomatisierung ist ein wichtiger Bestandteil der industriellen Automatisierung. Sie befasst sich mit Prozessen, die schnelle und präzise Produktionsabläufe erfordern, wie z. B. Flaschenabfüllmaschinen, Verpackungsmaschinen, Etikettiermaschinen usw. Prozesse, die sich mit der tatsächlichen Zählbarkeit von Produkten befassen, werden als Maschinenautomatisierungsprozesse bezeichnet.

Die Bewegungssteuerung ist daher ein wichtiger Bestandteil der Maschinenautomatisierung, da sie die Bewegung mechanischer Teile kontinuierlich steuert. Die Steuerung mechanischer Teile führt zur präzisen Erzeugung der gewünschten Ergebnisse. Die Bewegungssteuerung wird hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: linear und rotativ.

Was ist lineare Bewegung?

Wie der Name schon sagt, ist lineare Bewegung eine Tätigkeit, bei der sich ein mechanisches Teil geradlinig bewegt. Betrachten wir beispielsweise eine Schneidemaschine. Angenommen, Sie produzieren Schokoladenkuchen in Ihrer Fabrik. In einer Produktionslinie möchten Sie die Kuchen regelmäßig in kleinere Stücke schneiden. Ein Schneidegerät wird kontinuierlich gesteuert, um vertikal zu schneiden. Dies ist eine lineare Bewegung.

Weitere beliebte Anwendungen sind Linearmotoren, Führungen, Lager und Aktuatoren. Werfen wir einen Blick auf die verschiedenen Produkte, die in der Linearbewegung eingesetzt werden, um das Konzept besser zu verstehen.

Linearbewegungsgeräte

Ein Aktuator ist ein pneumatisch betriebenes Gerät, das bei Stromzufuhr die Luftzufuhr nutzt, um sich selbst anzutreiben und seine Aufgabe zu erfüllen. Bei Stromunterbrechung unterbricht er die Luftzufuhr und zieht sich in seine Ausgangsposition zurück. Dies ist die grundlegendste Definition eines Aktuators.

Linearantrieb

Ein Linearantrieb bewegt sich, wie der Name schon sagt, geradlinig und führt die gewünschte Aktion aus, sobald er ausgelöst wird. Bei der geradlinigen Bewegung ist die Bewegung der XY-Achse zu berücksichtigen. Der Antrieb kann sich entweder in X- oder Y-Richtung bewegen. Daher ist dieser Faktor bei der Konstruktion und Verwendung eines Linearantriebs zu berücksichtigen. Darüber hinaus ist auch die Z-Richtung bei Linearantrieben möglich.

Bei der Programmierung eines Linearantriebs müssen Sie wissen, ob er in eine oder mehrere Richtungen gleichzeitig bewegt werden soll. Dies ist wichtig für die mechanische Robustheit, Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Antriebs. Linearantriebe bewegen sich meist auf einem Schlitten oder einer Schiene. Auch dies muss je nach Anwendung berücksichtigt werden.

Kugelumlaufspindel-Aktuatoren

Kugelumlaufspindelantriebe arbeiten mit mechanischen Spindeln über Kugelumlauflager. Die Spindel bewegt sich kontinuierlich im Umlauf, wodurch sie sich schnell und effizient in gerader Richtung dreht.

Die gesamte Baugruppe läuft auf einer Gewindewelle und wandelt Drehbewegungen in Linearbewegungen um. Sie bieten ein hohes Drehmoment und arbeiten mit geringer Reibung. Dies reduziert die Ausfallzeiten und führt zu einer geringeren Wärmeableitung bei der Bewegung.

Riemenantriebsaktuatoren

Riemenantriebe stellen eine weitere Innovation in der Lineartechnik dar. Sie funktionieren wie ein Förderbandsystem über einen Zahnriemen, der zwischen zwei kreisförmigen Riemenscheiben angeschlossen ist.

Wenn Sie sich ein Förderband ansehen, wie es sich linear zwischen zwei Positionen bewegt, funktioniert diese Technologie bei einem Riemenantrieb genauso. Der Riemenantrieb ist in einem Aluminiumgehäuse untergebracht, auf dem der Lastwagen auf Schienen läuft.

Zu berücksichtigende Faktoren bei linearer Bewegung – Einige der wichtigen Faktoren werden im Folgenden erläutert.

Gewalt

Wie bereits erwähnt, kann eine lineare Bewegung ein- oder mehrachsig erfolgen. Das Objekt kann entweder eine Last tragen oder sich frei bewegen, um eine andere Aufgabe auszuführen.

Kraft ist in jedem Fall ein sehr wichtiger Faktor bei der Wahl des richtigen Geräts. Abhängig vom Gewicht der Ladung (falls vorhanden) oder der benötigten Geschwindigkeit, um das Ziel zu erreichen, spielt Kraft hier eine wichtige Rolle. Kraft kann auch dazu beitragen, die für die Ausführung dieser Aufgabe erforderliche Reibung zu bestimmen.

Geschwindigkeit

Zeit spielt bei der Maschinenautomatisierung eine entscheidende Rolle. Da Sie etwas produzieren, ist die Maschine bei langsamerer Produktionsrate nutzlos. Geschwindigkeit und Kraft geben also an, wie viel Leistung das Gerät benötigt. Wenn es zwar ein hohes Gewicht bewältigen kann, dafür aber langsam arbeitet, beeinträchtigt dies die Produktion erheblich.

Auch bei der Geschwindigkeit müssen zwei Faktoren berücksichtigt werden: Beschleunigungszeit und Verzögerungszeit. Soll schnell abgebremst werden, muss das Gerät in der Lage sein, schnell und ohne Ruck- oder Reibungsverluste abzubremsen. Dasselbe gilt für die Beschleunigungszeit.

Grundsätzlich muss darauf geachtet werden, dass das Gerät innerhalb der eingestellten Zeit keine Fehlfunktionen aufweist (obwohl jede Maschine ihre Zeitbeschränkungen hat, muss sie zumindest innerhalb ihres vorgegebenen Bereichs einwandfrei funktionieren).

Hublänge

Wenn Sie mit Linearantrieben arbeiten, müssen Sie deren Hubweite kennen. Jeder Linearantrieb hat seine eigenen Hublängen. Je größer die Hublänge, desto flexibler können Sie mit der Maschine arbeiten.

Dies liegt daran, dass Sie eine bessere Reichweite des Endprodukts haben und die Maschine in einiger Entfernung aufstellen können, sodass Sie mehr Platz haben, um etwas anderes abzustellen.

Arbeitszyklus

Der kontinuierliche Betrieb eines Linearbewegungsgeräts beeinträchtigt seine Haltbarkeit und Robustheit. Wie oft Sie die Maschine täglich oder jährlich ohne Probleme bewegen können, bestimmt den Arbeitszyklus. Im Grunde handelt es sich dabei um die Betriebsfrequenz einer Maschine.