Um die Bewegungsabläufe bei der Materialhandhabung zu automatisieren, sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Ein Kernaspekt sind die Form, das Gewicht, die Größe, die Position sowie die Richtungsstabilität der Objekte, die sich entlang einer Anlage oder einem Fördersystem bewegen. Genauso ist zu beachten, wie sich die Verpackungsmaterialien auf ihre Rollbarkeit, Gleitfähigkeit, Stapelbarkeit, Oberflächenempfindlichkeit und Steifigkeit auswirken. Weiterhin muss der Konstrukteur die Umgebungsparameter wie Hallengrundriss, Größenbegrenzungen und die verfügbaren Bewegungsspielräume in seine Überlegungen mit einbeziehen. Zudem sind das Gewicht und die Masseträgheit der Nutzlast – bestimmt durch die Geschwindigkeit und die Beschleunigung innerhalb eines Arbeitsspiels – sowie die erforderliche Positioniergenauigkeit zu berücksichtigen.
Bei Anwendungen im Bereich der Materialhandhabung kann es zudem erforderlich sein, genau auf kinematischen Faktoren wie Wandern, Überschwingen, Stabilisierungszeit und Austauschbarkeit zu achten, wobei dem Antrieb, der Kraftübertragung, der Positionserfassung und den Lagern besondere Aufmerksamkeit gilt. So kann beispielsweise Reibung zu Spiel in den Lagern, mangelhafter Auflösung der Positionsmessung und zu strukturell-statischer Verformung führen. Jegliche dynamische Flexibilität kann neuronale Schwachstellen bewirken, die wiederum Fehler und Ausfälle nach sich ziehen. Konstrukteure sollten sämtliche diese Faktoren im Kontext von Wartung, Sicherheit und Langlebigkeit beachten.
Elektrifizierter Materialfluss
Elektrische Linearaktoren wurden in den letzten Jahren kontinuierlich weiterentwickelt. So können sie mittlerweile auch dynamische Lasten bis 25kN bewältigen, die bisher Hydraulik- oder Pneumatikzylindern vorbehalten waren. Zurückzuführen sind diese Leistungssteigerungen größtenteils auf Verbesserungen der Komponentenwerkstoffe und Fortschritte in der Kugelgewindetrieb-Technologie, wie die Verwendung von Kugellagern. Zudem sind elektrische Linearaktoren heute in der Lage, deutlich längere Hübe von bis zu 1,2m auszuführen und eignen sich damit auch in dieser Hinsicht für Anwendungen, die bisher von Hydraulik und Pneumatik dominiert wurden. Auch die Baugröße wurde inzwischen stark verkleinert. So bewegen Aktoren mit einem Gehäuse in der Größe eines Reisepasses heute mühelos Lasten von bis zu 2.000N und übernehmen Aufgaben, für die älterer Generation entweder zu groß oder zu schwach waren.
Ihre Kompaktheit und Einfachheit ist ein Hauptunterschied zur Hydraulik und Pneumatik, die eine aufwändige Infrastruktur mit Pumpen, Schläuchen, Ventilen, Ausgleichsbehältern und Kompressoren erfordern. Im Gegensatz dazu werden elektrische Aktoren einfach an eine Stromquelle angeschlossen und mit einem Netzwerk verbunden. Die Einbindung einer SPS ermöglicht zudem eine effizientere und nahtlose Steuerung, was zu geringeren Ausfallzeiten, höherer Produktivität und nicht zuletzt Kosteneinsparungen führt. Weiterhin sind elektrische Linearaktoren jetzt mit modularen, im Gerät integrierten Steuerungsfunktionen erhältlich, angefangen bei einfachen Ein-/Aus-Schaltern über Niederstromschalten und Positionsrückführung bis zur Integration in CAN-Bus-Netzwerke. Damit können sie ihre Bewegungen überwachen und steuern, Diagnosen ausführen, Positions- sowie Betriebsstatistiken in Echtzeit auslesen und im laufenden Betrieb feinjustiert werden. Somit bieten sie sich an, wenn programmierten Bewegungssequenzen, ein ferngesteuerter Anlagenbetrieb oder die Synchronisierung mehrerer Aktoren gefragt sind.
Wartungsarm, sicher und ergonomisch
Ein entscheidender Vorteil von Linearaktoren gegenüber hydraulischen und pneumatischen Technologien, die annähernd ständig gewartet werden müssen, ist ihre Langlebigkeit. So erreichen sie mit bürstenlosen Motoren eine Einschaltdauer von 100 Prozent sowie eine wartungsfreie Laufleistung von bis zu 600km. Darüber hinaus sind einige Aktoren ab Werk dauergeschmiert erhältlich. Die Einhaltung der Schutzarten IP65, IP66 und IP69K verhindert zudem das Eindringen von Partikeln, Feuchtigkeit und anderen die Lebensdauer verkürzenden Fremdkörpern.
Auch Bezüglich Sicherheit und Ergonomie bieten elektrische Linearaktoren Vorteile. Beispielsweise kann eine Maschine bei Stromausfall die Last schneller absinken lassen, als sich eine Person in Sicherheit bringen kann. Genauso können wiederholte Bewegungen oder ungünstig platzierte Werkstücke Probleme der Ergonomie verursachen. Zur Vermeidung solcher Gefährdungen halten bei elektrischen Linearaktoren entweder elektromechanische oder statische Haltebremsen die Last an Ort und Stelle, falls die Stromversorgung ausfallen sollte. Zudem können sie für mehr Arbeitssicherheit sorgen, indem sie die Arbeitstische anheben, absenken oder neigen, um sie in einen komfortablen, ergonomischeren Winkel zu bringen. Außerdem beseitigt der Verzicht von Hydraulikzylindern die Ausrutschgefahr durch ausgelaufenes Fluid sowie die Verunreinigung der Produkte durch Undichtigkeiten.
