La pneumatique reste la méthode de choix pour les tâches de déplacement et de positionnement simples. Dans un monde de plus en plus numérisé, cependant, l'automatisation électrique et un flux continu d'informations depuis la pièce à manipuler jusqu'au contrôle commande puis vers le cloud sont essentiels : vous pouvez réduire les temps de mise en service, assurer une production rentable et gérer des cycles de vie des produits plus courts. Les coûts d'investissement plus élevés des solutions d'automatisation électrique sont donc couverts par des économies en cours de fonctionnement. La mise en service est désormais également simple et rapide. Comment ? Avec Simplified Motion Series.
Découvrez la gamme SMS et l'outil de conception en vidéo
Découvrez dans la première vidéo quelles sont les fonctions de l'automatisation électrique simple. Dans la seconde vidéo, vous découvrirez tout ce que vous devez savoir sur la série Simplified Motion Series. La troisième vidéo montre comment configurer pas à pas dans un outil avec le Solution Finder.
La simplicité de la pneumatique combinée aux avantages de l'automatisation électrique
La pneumatique reste la méthode idéale pour les tâches de déplacement et de positionnement simples. L'automatisation électrique permet toutefois un flux continu d'informations depuis la pièce à manipuler jusqu'au contrôle commande puis vers le cloud : vous pouvez réduire les temps de mise en service, assurer une production rentable et gérer des cycles de vie des produits plus courts.
Simplified Motion Series est idéale dans ce contexte. La série SMS se compose de différents mécanismes électriques avec une combinaison optimisée du moteur et du contrôleur, que l'on appelle l'actionneur intégré. Vous pouvez mettre le système en service rapidement et facilement, sans servo variateur externe. Les actionneurs sont idéaux pour des mouvements simples entre deux positions finales mécaniques avec positions intermédiaires. Cependant, vous n'êtes pas obligé de vous passer de caractéristiques de mouvement optimisées, d'un trajet retour légèrement amorti en position finale ou d'une fonction de serrage simplifiée.
« Avec notre gamme SMS, nous avons réussi à combiner la simplicité de la pneumatique avec les avantages de la technique des entraînements électriques. Cela permet à nos clients de résoudre les tâches de déplacement et de positionnement les plus simples de manière électrique et à faible coût. »
Bernd Schäfer
Product Management Electric Actuators, Festo SE & Co. KG
Einfache Inbetriebnahme durch Plug-and-work
Für die Inbetriebname nach dem Plug-and-work-Prinzip brauchen Sie weder Software noch PC, da alle Parameter manuell am Antrieb eingestellt werden. Via digitaler I/O (DIO) oder IO-Link, die beide standardmäßig integriert sind, können Sie Simplified Motion Series direkt mit der Steuerung verbinden.
Verfügbare Grundfunktionen können über digitale I/O (DIO) eingestellt werden:
- Geschwindigkeit und Kraft
- Referenz-Endlage und Dämpfung
- Endpositionen
Zusätzliche, erweiterte Funktionen sind über IO-Link verfügbar:
- Ferneinstellung der Bewegungsparameter
- Kopie und Backup-Funktion zur Parameter-Übertragung zwischen Antrieb und Computer bzw. vom Computer auf einen anderen identischen Antrieb
- Lesefunktionen der Prozessparameter
- Firmware Update (auch bei allen bereits installierten Produkten)
- Einstellbare Zwischenposition
1) Inbetriebnahme
Um das System in Betrieb zu nehmen, stellen Sie alle Parameter direkt am integrierten Antrieb ein – einfach und intuitiv ohne umfangreiche oder komplexe Bedienungsanleitungen:
- Geschwindigkeit für die Bewegung „Out” und „In”
- Kraft des Antriebs in der Position „Out”
- Setzen der Referenz-Endlage
- Setzen der Position „Beginn kraftkontrollierte Bewegung”
- Manueller Start durch Simulation von DIO Signalen (analog einer Handhilfsbetätigung)
2) Elektrischer Anschluss
- Einfacher Anschluss durch M12 Steckertechnik
- Power (4-polig): Spannungsversorgung für den Motor
- Logic (8-polig): Steuerungssignal, Sensorsignal und Strom für die integrierte Elektronik
3) Zwischenposition
Sie können via IO-Link eine Zwischenposition auswählen und die Bewegung an dieser definierten Position während des Hubes unterbrechen. Anschließend bewegt sich der Antrieb weiter zur Endlage. Dies gilt für beide Bewegungsrichtungen.
Funktion und Konfiguration von Simplified Motion Series
Grundprofil für die Bewegung zwischen zwei Endlagen – geschwindigkeitsgeregelt.
Grundprofil für die Bewegung zwischen zwei Endlagen: geschwindigkeitsgeregelt mit Zwischenposition.
Erweitertes Bewegungsprofil für die vereinfachte Press- und Klemm-Funktion – geschwindigkeits- und kraftgeregelt.
Typische Anwendungen mit Simplified Motion Series
Sortieren
Sortieren von zwei unterschiedlichen Werkstücken mit:
Elektrozylinder EPCS, Drehantrieb ERMS, Spindelachse ELGS-BS
Sortieren von drei unterschiedlichen Werkstücken unter Verwendung einer Zwischenposition mit:
Drehantrieb ERMS
Pressen
Einpressen eines Werkstückes mit:
Mini-Schlitten EGSS
Einpressen von zwei unterschiedlichen Werkstücken unter Verwendung einer Zwischenposition mit:
Mini-Schlitten EGSS
Transfer
Transfer eines Werkstückes mit:
Zahnriemenachse ELGS-TB, Elektrozylinder EPCS, Drehantrieb ERMS
Tranfer und Sortieren von zwei unterschiedlichen Werkstücken unter Verwendung einer Zwischenposition mit:
Zahnriemenachse ELGS-TB
Heben
Heben eines Werkstückes mit:
Spindelachse ELGS-BS, Mini-Schlitten EGSS, Elektrozylinder EPCS
Heben und Verteilen von zwei unterschiedlichen Werkstücken unter Verwendung einer Zwischenposition mit:
Spindelachse ELGS-BS, Mini-Schlitten EGSS
Sortieren und verpacken
Sortieren und verpacken von Blistern und Werkstücken mit:
Elektrozylinder EPCE
Warum wurde Simplified Motion Series entwickelt?
Für einfache Anwendungen und Bewegungsaufgaben werden bevorzugt pneumatische Antriebe ausgewählt. Diese kombinieren eine einfache Installation und Steuerung mit hoch attraktiven Investitionskosten.
Festo, als ein führender Anbieter für sowohl pneumatische als auch elektrische Automatisierungskomponenten, bringt jetzt mit der neuen Simplified Motion Series die Einfachheit der Pneumatik in die Welt der elektrischen Automatisierung.
Auch wenn Pneumatik die bevorzugte Lösung für Anwendungen darstellt, die einfache Bewegungen erfordern, sieht sich diese Technologie doch mehr und mehr einer digitalisierten Welt gegenüber. Hier sind aktuelle Informationen zum Status des Antriebs erforderlich, um Inbetriebnahmezeiten zu reduzieren, eine kosteneffiziente Produktion zu gewährleisten und kürzere Produktlebenszyklen zu handhaben.
Darüber hinaus müssen, auch wenn pneumatische Antriebe – in Bezug auf die Investitionskosten – die attraktivere Technologie darstellen, die Gesamtkosten, die Total Cost of Ownership, betrachtet werden.
Diagnose und Big Data erfordern einen durchgängigen Informationsfluss vom Werkstück zur Steuerung und zur Cloud. Traditionelle Pneumatiksysteme haben Probleme mit dieser Herausforderung, weil Druckluft eben keine Daten übertragen kann. Werden diese Faktoren in Betracht gezogen, ist es nicht überraschend, dass Maschinenhersteller die elektrische Bewegung mehr und mehr als wertvolle Ergänzung oder sogar Alternative zur Pneumatik sehen.
Warum hat also der Schritt weg von der Pneumatik hin zur Elektrik noch nicht stattgefunden?
Wenn man Bedarf und Trends in der Automatisierung betrachtet, würde man erwarten, dass der Übergang viel schneller abläuft, als dies tatsächlich geschieht. Dies ließe sich durch die Entwicklung neuer Pneumatikprodukte und Technik erklären, bei der auf diese neuen Anforderungen mit ausgereifter Technologie reagiert wird.
Die offensichtlichere Erklärung ist jedoch, dass die meisten komplexen Bewegungen in Maschinen bereits über elektrische Antriebe gelöst werden und dass einfache Bewegungen leicht über Pneumatik zu lösen sind.
Und auf diesem Gebiet haben die elektrischen Antriebe einige Defizite: so sind sie noch immer zu teuer und ihre Inbetriebnahme ist zu komplex. Ein Pneumatiksystem kann mit überschaubaren Fachkenntnissen und einem Schraubendreher einfach in Betrieb genommen werden, während umfangreichere Schulungen und Fachwissen auf dem Gebiet der Elektrik sowie Softwarekenntnisse erforderlich sind, um elektrische Zylinder ganz einfach zwischen zwei Endpositionen zu bewegen. Festo nahm sich diesen Marktbedarf für einfache elektrische Antriebe vor und löste ihn mit der Simplified Motion Series.
Was ist der Vorteil gegenüber reiner elektrischer Automatisierung?
Simplified Motion Series von Festo ist daher nicht nur eine neue Baureihe elektrischer Antriebssysteme, sie wurde von Grund auf für Einfachheit bei der Installation entwickelt.
Der Kern von Simplified Motion Series, die im September 2019 auf den Markt gebracht wurde, ist ein neuer integrierter Motor mit fest montierter Antriebseinheit und steht fertig vormontiert für eine ganze Reihe mechanischer Antriebe zur Verfügung. Das ermöglicht Linear- und Drehbewegungen mit einer Vielzahl unterschiedlicher Baugrößen.
Dieses Konzept verringert damit nicht nur den Platzbedarf der Installation, sondern auch die Installationszeit und die Kosten im Produktionsprozess.
Was ist der Vorteil gegenüber der Pneumatik?
Ein mechanisches Installationskonzept alleine hilft noch nicht, die Lücke zur Pneumatik zu schließen. Der entscheidende Faktor ist die Funktionalität. Es ist daher notwendig, sich auf eine Reduzierung der Bewegungskomplexität bei Simplified Motion Series zu konzentrieren, um eine echte Alternative aufzubauen.
Bei einem pneumatischen Aktuator wird eine einfache Bewegung zwischen zwei mechanisch definierten Endpositionen über einen harten Anschlag oder eine Dämpfung gelöst und dabei ist die Zykluszeit nicht immer zu 100% reproduzierbar. Bei Simplified Motion Series wird eine fest eingestellte Beschleunigungs- und Verzögerungsrampe mit einer konstanten Geschwindigkeit kombiniert, um eine sanft gedämpfte und reproduzierbare Bewegung zu realisieren.
Die Pneumatik verfügt über die wunderbare Funktionalität, ohne zusätzliche Kosten von einer dynamischen Bewegung in einen Pressmodus übergehen zu können. Bei traditioneller elektrischer Antriebstechnik kann dies nur über einen erhöhten Programmieraufwand erreicht werden.
In der neuen Baureihe wird dies jetzt auf intelligente Weise gelöst. Hier wird einfach die geschwindigkeitsgeregelte Strecke verkürzt und an diesem Punkt geht dann die dynamische Bewegung in eine kraftgeregelte Pressbewegung über – ohne Programmieraufwand und direkt am Antrieb eingestellt.
Weiteres Plus: Softwarefreie Inbetriebnahme und digitale I/O und IO-Link
Das Konzept die Einfachheit der Pneumatik mit den Vorteilen elektrischer Antrieben zu kombinieren wird auch auf die Steuereinheit übertragen und verbindet softwarefreie Inbetriebnahme mit modernsten Steuerungsoptionen für einfache Antriebe: digitale I/O und IO-Link. Der integrierte Motor ist mit zwei Standardanschlüssen ausgestattet und basiert auf dem „Plug-and-work” Prinzip: keine Software und keine Parametrisierung notwendig.
Um die gleiche einfache Bedienung zu gewährleisten, können alle Einstellungen über drei Knöpfe und ein leicht verständliches LED Menü direkt am Motor vorgenommen werden. Es können die Geschwindigkeit und die Kraft für beide Richtungen eingestellt werden. Darüber hinaus werden die Knöpfe auch für die Einstellung der Referenzendposition und des Übergangspunkts zwischen Geschwindigkeits- und Kraftregelung verwendet. Abschließend können über den Demo-Modus alle Bewegungen direkt am Gerät getestet werden. Dadurch können alle Achsen an der Maschine vollständig in Betrieb genommen werden, ohne dass der Software-Ingenieur seinen Laptop überhaupt geöffnet hat.
Am einfachsten werden die Antriebe über zwei Digitaleingänge gesteuert, ähnlich einem 5/3-Wege Pneumatikventil, was eine sehr kostengünstige Installation ermöglicht. Über zwei Digitalausgänge ist es zusätzlich möglich zu erkennen, ob, wie bei einem Zylinderschalter, die Endpositionen erreicht wurden – aber ohne deren zusätzliche Kosten.
Das interessanteste Merkmal der Serie ist jedoch die standardmäßig integrierte IO-Link Funktionalität, die einfache elektrische Antriebe mit der Welt von Industry 4.0 und Digitalisierung verbindet. Mit IO-Link können alle Parameter fernübertragen, auf mehrere Antriebe kopiert oder als Backup im Falle eines Antriebsausfalls verwendet werden. Darüber hinaus können so auf einfache Weise weitere Parameter, wie die gefahrene Strecke und die Anzahl der Arbeitszyklen, ausgelesen werden. Diese Daten können dann für vorbeugende Instandhaltung verwendet oder in die Cloud gesendet werden. Schließlich ist es mit IO-Link außerdem möglich, die Bewegung an einer vordefinierten Zwischenposition mitten im Hub zu stoppen und so mechanische Anschläge, wie bei der Pneumatik üblich, zu vermeiden. Das macht die Simplified Motion Series noch flexibler.
Da in allen Antriebe der Baureihe immer sowohl digitale I/O als auch IO-Link integriert sind, ist es möglich, die Vorteile beider Optionen zu nutzen, zum Beispiel die Inbetriebnahme mit IO-Link und Ansteuerung über digitale I/O.
Durch all die Merkmalen der softwarefeien Inbetriebnahme und der einfachen Steuerung über digitale I/O und IO-Link, zusammengefasst in einer kompakten, integrierten Antriebseinheit, wird dank Simplified Motion Series die Einfachheit der Pneumatik jetzt zum ersten Mal mit den Vorteilen der elektrischen Automatisierung ideal kombiniert. So können Maschinenhersteller elektrische Antriebe jetzt auch für sehr einfache Aufgaben verwenden und damit ihre Maschinen auf ein neues Leistungsniveau heben.