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antriebstechnik 5/2017

antriebstechnik 5/2017

S ind elektrische und

S ind elektrische und pneumatische Antriebe baugleich, ist eine wesentliche Hürde bei der Umrüstung genommen. Die mechanische Konstruktion ist dann vergleichbar, lediglich der elektrische Anteil steigt. Diese Strategie verfolgt SMC, Spezialist für pneumatische Automatisierung. Bei einer geplanten Umrüstung müssen in der Praxis dennoch die Kriterien Bauform, Kräfte, Geschwindigkeit und Implementierungsaufwand eingehend abgewogen werden. Nur dann lässt sich die richtige Entscheidung treffen. Elektrische Antriebe sind heute in großer Variantenvielfalt erhältlich. Zur klassischen Zylinderform im Profilgehäuse mit ausfahrender Kolbenstange kommen Schlittenantriebe, die der Bauart kolbenstangenloser Bandzylinder entsprechen, Schwenkantriebe mit durchgängiger Bohrung, Kleinstschlittenantriebe sowie Zwei- und Drei-Finger-Greifer. Diese Bauformen entsprechen dem 01 Antrieb der LEYD-Serie von SMC pneumatischen Portfolio. Anwender und Konstrukteure müssen kaum umdenken und können die Erfahrung aus bestehenden Anwendungen nutzen. Die Bohrungen der elektrischen Antriebe sind so bei SMC weitgehend identisch mit denen der pneumatischen Pendants. Bei Bedarf lässt sich eine Greiferanwendung ohne Änderung der Gewindeposition umstellen. Benötigte Kräfte und Geschwindigkeit Auf technischer Seite sind vor allem Kraft und Geschwindigkeit entscheidend. Die Kernfrage: Wie hoch ist die benötigte Kraft und in welcher Zeit soll die Strecke gefahren werden? Da die maximale Kraft elektrischer Antriebe umgekehrt proportional zur maximal erreichbaren Geschwindigkeit ist und die Antriebe meist in zwei bis drei unterschiedlichen Steigungen 02 LEFS40 Serie angeboten werden, liegt der Qualitätsschlüssel in jeder Auslegung. Die Praxis zeigt, dass pneumatische Zylinder nach dem Erfahrungsprinzip gewählt werden. Tatsächlich belegen Berechnungen eine Überdimensionierung der Pneumatik – wird bei der Auslegung die benötigte Baugröße korrekt berechnet, fällt sie häufig kleiner aus. Durch Downsizing um eine oder mehrere Baugrößen sparen Anwender automatisch Platz und Energie. Reduzierter Aufwand Mit dem Umstieg auf einen elektrischen Antrieb müssen sich Anwender und Konstrukteure intensiv mit der Frage nach der elektrischen Anbindung innerhalb der Maschine auseinandersetzen. In der Phase der Komponentendefinition ist Umdenken angesagt – im Gegensatz zu typisch pneumatischen Komponenten arbeiten elektrische Antriebe häufig mit Komponenten, die nur elektrisch geschulte Fachkräfte in Betrieb nehmen können. Der Antrieb benötigt in der Regel Motorkabel und -controller. Letztere sind in zahlreichen Ausbaustufen erhältlich, angefangen von einfachen, manuell anlernenden bis hin zum über die SPS operierenden Ethernet-basierten Controller. Das Spektrum ist flexibel und über weite Strecken skalierbar – entspricht der Vielfalt 22 antriebstechnik 5/2017

ELEKTROMOTOREN Umstieg leicht gemacht Wechsel auf elektrische Antriebe auf dem Vormarsch Die Welt der Automatisierungstechnik setzt verstärkt auf elektrische Antriebe. In der Praxis wird beim Umstieg von den pneumatischen Schwestern jedoch abgewogen – passt die Bauform, welche Kräfte und Geschwindigkeiten sind gefordert und wie hoch ist der Aufwand für die Implementierung? Wir beleuchten technische und wirtschaftliche Faktoren. Oliver Prang ist Product Application Manager bei der SMC Pneumatik GmbH in Egelsbach an Bauformen und Arten mechanischer Antriebseinheiten. Die Produkte von SMC sind für jede Applikation nutzbar. So kann der Einstieg in die Welt der elektrischen Antriebe mit der LECP1-Serie gelingen. Per Drehschalter lassen sie sich in bis zu 14 Positionen einstellen und programmieren. Der Antrieb wird auf die gewünschte Position bewegt und netzausfallsicher angelernt. Geschwindigkeit und Rampen können über einen Drehschalter justiert werden. Die so programmierten Sollpositionen werden per digitaler E/A-Schnittstelle an die SPS übertragen und sind von dort steuerbar. Die Controller verfügen zusätzlich über eine digitale Schnittstelle zur SPS, um Fahrsätze per Software in den Controller einzuspielen. Insgesamt 64 Positionen lassen sich tabellarisch eintragen und an den Controller übermitteln. Die JXC-Serie bietet eine eingebaute Ethernet-Schnittstelle, die den Controllern die Kommunikation mit der SPS ermöglicht. Unterstützt werden unter anderem die Protokolle ProfiNet, EtherNetIP und EtherCat. Ähnlich einer Rezepturverwaltung sind alle benötigten Fahrsätze in der SPS hinterlegt und werden gezielt übermittelt. Alle Controller werden bei der Auslieferung auf ihren Einsatz vorbereitet, die Motordaten fest eingetragen – Controller und Antrieb bilden eine Einheit. Das spart Zeit bei der Inbetriebnahme. Abgrenzungen zur Pneumatik Ein zentrales Unterscheidungsmerkmal elektrischer Antriebe ist die freie und flexible Positionierung über die gesamte Hublänge. Während der pneumatische Antrieb zwei Positionen bietet, kann das elektrische Gegenstück jeden beliebigen Zielpunkt anfahren und so z. B. beim Produkttransport die freie Wahl des Ablageorts ermöglichen. Der elektrische Antrieb fährt zum Schutz von Produkt und Maschine mit einer Startund Bremsrampe, die beide beliebig einstellbar sind und den Zuschnitt auf die jeweilige Applikation erlauben. Viele Antriebe der LE-Serie bieten mit dem Kraftmodus eine Besonderheit. Dieser erlaubt das zielgenaue Anfahren einer Position anhand der vorgegebenen Kraft und realisiert einfache Einpress- oder Halteanwendungen. Neben dem höheren Preis elektrischer Antriebe muss bei einem Vergleich auch der erhöhte Implementierungsaufwand berücksichtigt werden. Maßgeblich vom verwendeten Controller und dessen Ansteuerung abhängig kann sich dieser Aufwand auszahlen, wenn zukünftig mehrere pneumatische Antriebe entfallen. Bei reinen Halteanwendungen sind jedoch pneumatische Antriebe im Vorteil – sie benötigen beim Aufbauen eines Haltedrucks einmal Energie, die Haltearbeit selbst verbraucht anschließend keine weitere. 03 Controller der LECP1-Serie Elektrische Antriebe benötigen während des gesamten Vorgangs Energie, auch zur Aufrechterhaltung der Kraft beim Halten oder Pressen. Wer auf die elektrische Lösung umsteigen möchte, sollte im Vorfeld sämtliche Hürden abwägen. Fest steht: Elektrische Zylinder vereinen die Vorteile beider Automatisierungswelten. Sie ermöglichen die stufenlose Schaltung von Zylindern mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit und genauer Positionierung, ohne an Leichtigkeit und Robustheit zu verlieren. www.smc.de 04 JXC91-Controller antriebstechnik 5/2017 23

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