Aktuatoren

Smarte Aktuatoren, die nächste Generation

Smarte Aktuatoren. Aktuatoren sind mit fortschreitender Digitalisierung und Vernetzung intelligenter, einfacher und wirtschaftlicher geworden, während sie gleichzeitig mit schwierigeren Umgebungsbedingungen zurechtkommen.

Bei smarten Aktuatoren ist die Elektronik im Aktuator-Gehäuse integriert, sodass Ansteuerung, Synchronisierung und Vernetzung automatisch mithilfe von Signalen aus einer gemeinsamen externen Quelle erfolgen kann, beispielsweise über eine SPS. (Bild: Thomson)

Die Evolution von der mechanischen zur elektronischen Aktorik begann mit den Forderungen nach genaueren Informationen zu den mechanischen Vorgängen mit Hilfe von externen Vorrichtungen wie elektrischen Relais und Geräten zur Positionsüberwachung. Die ersten Achssteuerungssysteme erforderten noch manuelle Eingriffe, den Durchbruch brachte die Integration von Mikrocomputer-Chips in die Aktuatoren. Diese Innovation ermöglichte die Einbindung von bislang externen Funktionen wie das Schalten, die Stellungsrückmeldung und Systemdiagnosen direkt in den Aktuator. 2013 brachte Thomson den ersten Aktuator mit einer eingebetteten Standard-Netzwerkkarte auf den Markt, die eine Vernetzung der Systeme vereinfachte.

Heute versehen noch smartere Aktuatoren ihren Dienst. Diese Modelle haben bessere integrierte Ansteuerungsmöglichkeiten, inklusive zuverlässiger Rückmeldung. Durch die Möglichkeit, smarte Aktuatoren über eine zentrale Steuereinheit wie eine SPS zu schalten und zu synchronisieren, lassen sie sich in komplexere Regelstrategien einbinden. Aktuatoren mit integrierter Elektronik können zur Einbindung in Netzwerke und Systeme programmiert werden, die auf industriellen Kommunikations- oder Netzwerkprotokollen basieren. Eine derart erweiterte Positionssteuerung und -schaltung erlaubt die Programmierung des Antriebs zur Ausführung beliebig vieler Bewegungsprofile und benutzerdefinierter Positionierungsmuster. Außerdem können Systementwickler mehrere Aktuatoren einfacher synchronisieren.

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Robuste Rückmeldung und Zustandsüberwachung
In Präzisionsanwendungen mit hohen Lasten können elektromechanische Aktuatoren seit jeher ihre absolute Position zurückgeben. Dies geschah bislang mithilfe externer Potenziometer, Encoder, Endlagenschalter und Steuerungen. Durch die Integration dieser Komponenten in den Aktuator ist nun an jedem Punkt auf dem Hubweg eine analoge oder digitale Rückmeldung der absoluten Position möglich.

Das Netzwerk kann in Echtzeit auch Überwachungsdaten wie Temperatur, Stromstärke, Geschwindigkeit oder Spannung zurückgeben, über die eine erweiterte Zustandsüberwachung, Diagnose und Fehlerbehandlung möglich sind. Die Rückmeldungen können in einer Geschwindigkeit von zehnmal pro Sekunde einlaufen, während sich der Aktuator kontinuierlich selbst überwacht. Erkennt er ein Problem, kann der Aktuator sofort anhalten und eine Fehlerkennung an den Computer übermitteln. Sind die Probleme identifiziert, vereinfacht die Plug-&-Play-Fähigkeit sowohl die Reparatur als auch den Austausch der Bauteile.

Angesichts ihrer Fähigkeiten fällt es nicht schwer, sich eine stärkere Integration smarter Aktuatoren mit ähnlich ausgestatteten Sensoren, Datenerfassungsgeräten und Produktionsvorrichtungen sowie anderen Aktuatoren vorzustellen. Bereits heute sind sie für das industrielle Internet der Dinge geeignet, und sie sind für eine Weiterentwicklung gerüstet, um die Konnektivität und Informationstransparenz beizusteuern, auf die zukünftige Anwendungen angewiesen sein werden. as

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