Erschienen am: 20.08.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 8 2018

Komplexe Linearlösungen einfach konfigurieren und umsetzen

Ein Tool - tausend Anwendungen

In Linearlösungen für industrielle Automatisierungsanwendungen sind oft unterschiedliche Eigenschaften gefragt: mal geht es um Präzision, mal um Geschwindigkeit, mal um Tragkraft oder Laufruhe. Normalerweise sind viel Erfahrung und Zeit notwendig, um entsprechende Systeme zu konstruieren und in Betrieb zu nehmen. Moderne Softwareumgebungen können Ingenieure und Konstrukteure jedoch gut unterstützen: Dann entsteht aus einer Vielzahl an Möglichkeiten innerhalb kurzer Zeit die passende Kombination aus Lineareinheit, Motor und Steuerung.


Automatisierungslösungen im industriellen Umfeld erfüllen unterschiedliche Anforderungen: Manche Systeme sind auf größtmögliche Präzision ausgelegt, andere auf hohe Geschwindigkeit. Wieder andere erfüllen Transportaufgaben für schwere Lasten oder müssen Dauerbetrieb gewährleisten. Um komplexe Bewegungsabläufe entlang einer Achse umzusetzen, basieren Lineareinheiten klassischerweise auf einer Führung mit Schiene und Schlitten. Zusammen mit dem Antriebselement, dem Motor und der Steuerung entsteht eine Komplettlösung. Der Weg zur passenden Lösung ist allerdings komplex: Der Konstrukteur konfiguriert seine Anlage u.a. auf der Basis von Datenblättern, die gewünschte Einheit letztendlich aus vielen unterschiedlichen Komponenten zusammenstellen. Das ist aufwendig und kostet viel Zeit. Da jedes Projekt nach unterschiedlichen Vorgaben konfiguriert wird, ist ein Baukasten vorteilhaft, der verschiedene Lineareinheiten und passende Kombinationsmöglichkeiten bietet. "Die Welt der Lineartechnik ist sehr vielfältig", erklärt Uwe Schmitz, Teamleiter Produktmanagement bei Item. "Deshalb haben wir eine Softwarelösung entwickelt, mit der Anwender ihre Automatisierungsaufgabe auf einfache Weise beschreiben und konfigurieren können."

Integrierte Expertise unterstützt bei der Konfiguration

Zunächst fragt das Konfigurationsprogramm die notwendigen Parameter und Voraussetzungen ab. Über die grundlegenden Informationen hinaus sind dabei zusätzliche Daten integriert, z.B. zur Auslastung von Motoren oder zu thermischen Messungen. "Die Berechnungen, die unser Online-Tool berücksichtigt, basieren auf fundiertem Ingenieurswissen", so Uwe Schmitz. Der Anwender benötigt also keine speziellen Fachkenntnisse, um seinen Linearprozess zu beschreiben. Die Software MotionDesigner liefert auf Grundlage der vorhandenen Informationen eine Lösung, die die gestellten Anforderungen erfüllt. Dabei werden viele Rechenoperationen durchgeführt und innerhalb weniger Sekunden ausgewertet. Der Konfigurator erstellt ein Ranking der wählbaren Kombinationen, aus denen der Anwender die für seine Aufgabe passende auswählt. Für die Konstruktion linearer Automatisierungsaufgaben stehen 26 vormontierte Lineareinheiten mit unterschiedlicher Antriebs- und Führungstechniken zur Auswahl, die aufeinander abgestimmt sind.

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Automatisierungslösung in kurzer Zeit

Durch die Berechnungs- und Entscheidungshilfen erhält der Anwender Unterstützung bei der Auslegung seiner Projekte. Vorteile sind z.B. der Ausschluss möglicher Fehlerquellen und eine hohe Zeitersparnis. Während andere Programme Minuten benötigen, um ein Ergebnis zu liefern, zeigt die Konstruktionssoftware von Item in Sekunden die passende Kombination unterschiedlicher Komponenten an. Ändert der Anwender einzelne Parameter, führt der Konfigurator erneut Berechnungen durch und passt den Lösungsvorschlag an. Das Programm liefert eine umfangreiche Dokumentation mit übersichtlichen Gegenüberstellungen, technischen Informationen und Analysen. So haben Nutzer direkt im Blick, ob alle Anforderungen erfüllt sind und welche Leistungsreserven für spätere Anpassungen bleiben. "Über die technische Unterstützung hinaus bietet die Software Projektierern hohen Komfort", so Uwe Schmitz. Umständliche und zeitraubende Aufzeichnungen sowie manuelle Auswertungen entfallen.

Schnell eingerichtet und betriebsbereit

Das Tool MotionDesigner unterstützt den Konstrukteur auch bei der Inbetriebnahme: Per Knopfdruck vermisst sich die Lineareinheit selbst und ermittelt die für den Prozess notwendigen Parameter. Dabei greift die Software MotionSoft auf die technischen Daten von Motor, Getriebe, Steuerung und anderen Komponenten der Lineareinheit zurück, die während der Konfiguration in einer Datei abgelegt wurden. Die Inbetriebnahme-Software liest die Datensätze aus und programmiert die Steuerung. Eine manuelle Eingabe ist somit nicht notwendig, was Zeit spart und Fehler bei der Datenübertragung verhindert.

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Verschiedene Anforderungen an Linearlösungen

Das intelligente Programm ist für vielfältige Anwendungsbereiche mit unterschiedlichen Anforderungen geeignet. Bei klassischen Positioniersystemen für Pick&Place-Anwendungen beispielsweise liegt der Fokus der Konfiguration auf den Aspekten Präzision und Wiederholgenauigkeit für den Dauerbetrieb. Die Lineareinheit sollte dann aus leichten Komponenten bestehen, die schnell beweglich sind. Für diese Anwendungsfälle bietet Item Achsen mit Zahnstangenelementen und geringem Eigengewicht an, die sich durch eine hohe Sicherheit bei vertikalen Bewegungen auszeichnen. Motor und Schlitten sind dabei festmontiert. Ein anderer Anwendungsfall ist der Transport schwerer Lasten. Häufig benötigen beispielsweise Industrieroboter entsprechende Lineareinheiten, um sich von einem Tätigkeitsbereich zum nächsten zu bewegen. Der MotionDesigner wählt dafür nur diejenigen Komponenten aus, die sich für die Transportaufgabe schwerer Lasten eignen. Zum Einsatz kommt dabei häufig eine Laufrollenführung, da sie auch bei großer Gewichtsbelastung dauerhaft funktionsfähig bleibt. Bei der exakten Reglerparametrierung hilft das Tool MotionSoft, das passende Einstellungen vornimmt, um Steuerung und Motor aufeinander abzustimmen. Die ausgewählten Komponenten werden damit in der richtigen Reihenfolge, mit der passenden Geschwindigkeit und exakt zu den vorgesehenen Plätzen bewegt. Sollen Positionierungsaufgaben durchgeführt werden, stellen sich wiederum ganz andere Anforderungen an die Linearlösung. Gefragt sind Laufruhe und sehr hohe Genauigkeit, z.B. um Prüfsensoren zu bewegen oder Drucker- bzw. Scanneraufgaben durchzuführen. Weitere Schwerpunkte der Auslegung sind die passende Geschwindigkeit und Beschleunigung. Das Fahrprofil ist dafür flexibel einstellbar und wird den unterschiedlichen Anforderungen angepasst. Zum Einsatz kommen meist Kreuzrollenführungen, die Kräfte gut ableiten. Vorteile sind ein leichter Lauf durch eine besonders reibungsarme Bewegung sowie hohe Tragfähigkeit und Präzision.

Flexible Anpassung bei Bedarf

Der Konfigurator lässt sich für viele verschiedene Anwendungsfälle mit unterschiedlichen Anforderungen einsetzen. Da Item über ein umfangreiches Portfolio aus Linearführungen, entsprechenden Transportelementen, Antrieben und Zubehör verfügt, lassen sich Automatisierungslösungen zu 100 Prozent auf die individuellen Anforderungen und Prozesse abstimmen. Die Lineareinheit wird einbaufertig geliefert und ist innerhalb kurzer Zeit betriebsbereit. Durch die Kompatibilität der einzelnen Komponenten können die Automatisierungslösungen bei Bedarf unkompliziert verändert werden. Auch Steuerung und Software ermöglichen eine flexible und schnelle Anpassung an neue Bedingungen. Darüber hinaus bietet Item Schnittstellen zu übergeordneten Steuerungen an, um die Lineareinheiten als Baugruppen in komplexe Prozesse zu integrieren. Damit ist eine einfache Anbindung an die SPS-Ebene gegeben.

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