Schrittschaltgetriebe – Feste vs. FLEXIBLE AUTOMATISIERUNG
Ob Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter- oder Automobilindustrie, Verpackungsindustrie, Nuklearmedizin oder Biowissenschaften – große und komplexe Fertigungsbetriebe weltweit benötigen Automatisierungssysteme, um dauerhaft effizient und sicher zu funktionieren. Lange Zeit war die vorherrschende Technologie in diesem Bereich das sogenannte festgetaktete System mit einer Schaltkurve mit fester Teilung. Bei diesem Kurventyp handelt es sich um ein mechanisches Spezialteil für automatisierte Schrittschaltgetriebe. Die Schaltkurve muss in zwei Phasen präzise funktionieren: Erstens in der Schaltphase, in der die Kurve das Schrittschaltgetriebe über einen bestimmten Winkel in die richtige Position bewegt. Und zweitens in der Rastphase, wenn die Kurve während des Schaltvorgangs für eine festgelegte Zeit stillsteht.
In jüngster Zeit wird jedoch öfter eine neue Technologie eingesetzt, die auf dem Betrieb einer Schrittschaltkurve mit konstanter Steigungbasiert. Anders als die Schaltkurve mit fester Teilung arbeitet die Kurve mit konstanter Steigung nicht mit festgelegten Rasten und Bewegungsabläufen, weshalb man diesen Schalttypus auch als „flexibel“ bezeichnet. Die Bewegungen des Abtriebs wird elektronisch über eine programmierbare Vorrichtung gesteuert, meist einen Servomotor. Während herkömmliche Schaltkurven mit einer festen Schaltphase arbeiten, besitzen flexible Einheiten keine echte Rastphase. Ständig auf der Suche nach der optimalen Position, führt der Servomotor, auch dann noch winzige Bewegungen aus, wenn die Kurve ihre Bewegung eigentlich abgeschlossen hat.
VOR- & UND NACHTEILE – FESTE VS. FLEXIBLE AUTOMATISIERUNG
Sowohl feste als auch flexible Automatisierungsvorgänge haben ihre Vor- und Nachteile, die Anlagenbetreiber bei der Auswahl des optimalen Systems abwägen sollten:
- Da Kurven mit fester Teilung mechanische Systeme darstellen, sind vor der Inbetriebnahme keine komplizierte Programmierung oder ein System-Debugging notwendig
- In der Rastphase kann es zu keiner weiteren Bewegung kommen
- Feste Kurven sind sehr robust und höher belastbar
- Der Wartungsaufwand ist geringer, da nur selten ein Ölwechsel und ein Nachschmieren von Teilen erforderlich sind
- Die Systemkosten sind geringer.
- Die festen Bewegungen der Kurven schränken die Flexibilität des Systems ein
- Änderungen der Betriebsparameter des Schrittschaltgetriebes erfordern umfangreiche Modifikationen der Kurven
- Feste Automatisierungssysteme geben dem Betreiber keine Prozessrückmeldung
- Der Servomotor lässt sich durch Neuprogrammieren schnell an geänderte Betriebsparameter anpassen
- Die Überwachung des Servomotorbetriebs kann Informationen über Strombedarf, Betriebs-/Stillstandszeit, Versatzrate, Geschwindigkeit und Beschleunigung/Verzögerung liefern
- Die programmierbare logische Steuerung (PLC) des Systems ermöglicht die Synchronisierung mit Abläufen an vorherigen oder nachfolgenden Arbeitsstationen.
- Die Überwachungs- und Rückmeldemöglichkeiten von flexiblen Systemen erfordern zusätzliche Hardware, wodurch die Systemkosten steigen
- Einrichtung und Betrieb eines flexiblen Systems erfordern größeren technischen Aufwand
- Die ständige Suche des Servomotors nach den besten Schaltparametern kann viel Zeit kosten. Seine permanenten Korrekturen in der Rastphase können die Präzision beeinträchtigen.
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