Integrierte Elektronik – mehr Sicherheit und Intelligenz für Linearaktuatoren

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Lenord_Bauer.jpg (Lenord, Bauer & Co. GmbH)

In bisherigen Kommunikationsarchitekturen lässt sich der Aktuator nur über eine separate Steuerung mit den Steuergeräten verbinden. Werden jedoch intelligente Aktuatoren verwendet, die CAN-Bus J1939 kompatibel sind, können mehrere Aktuatoren über ein einziges Haupt-Steuergerät im Bordnetz betrieben werden. Damit eröffnen sich bislang ungekannte Möglichkeiten für noch komplexere Steuerungsstrategien. Und es ergibt sich ein beträchtliches Plus an Flexibilität, da ein und derselbe Aktuator nun in unterschiedlichen Anwendungen genutzt werden kann.

Verdrahtungsaufwand sinkt

Hinzu kommen erhebliche Einsparungen in Bezug auf Planungszeit und -kosten sowie ein deutlich geringerer Verdrahtungsaufwand. Bislang erforderte die Anbindung eines Aktuators an ein Steuergerät eine eigene Kommunikationsleitung zu diesem Steuergerät. Außerdem ein dickes Stromkabel zur Batterie der Maschine sowie ein Relais oder einen Schalter. Wogegen ein Aktuator mit eingebauter Kompatibilität einfach an den J1939-Bus angeschlossen wird, sodass eine deutlich effizientere Verbindung zur Stromversorgung möglich ist.

Sobald ein J1939-CAN-Bus-Netzwerk vorhanden ist, was immer häufiger zur Norm wird, können Erstausrüster elektrische Aktuatoren sowohl einfach in ihre Entwicklungen einbinden als auch zum Bruchteil der ansonsten anfallenden Kosten. Zudem entfällt die Notwendigkeit zusätzlicher Steuereinheiten, sodass der Aktuator für mehrere Funktionen genutzt werden kann, während ein Zugriff auf externe Diagnosedaten ermöglicht wird.

Herkömmliche Elektro-Aktuatoren werden jeweils über eine separate Steuereinheit angesteuert. Durch die Nutzung von Aktuatoren mit integrierter J1939-Unterstützung muss dagegen nur ein einziges Kabel von einer Steuereinheit zu sämtlichen Aktuatoren geführt werden. Jeder Aktuator ist eindeutig adressiert, empfängt alle Signale vom zentralen Steuersystem, reagiert jedoch nur auf diejenigen, die sich auf seine Funktion beziehen. Außerdem liefern diese intelligenten Aktuatoren die wichtigsten Diagnosedaten, die das Steuergerät über ihre Verstellgeschwindigkeit und Stellung informieren, sodass der Automatisierungsgrad steigen kann.

Ein Aktuator, viele Anwendungen

Nehmen wir einen Landmaschinen-Hersteller, der eine Aktuator-Ausführung für unterschiedliche Anwendungen nutzen möchte. Eine Anwendung benötigt z.B. eine Schub-/Zugkraft von 1000 kg über 15 cm Hubweg, während eine zweite lediglich 250 kg über 10 cm bewegen muss. Während dies in der Vergangenheit zwei völlig unterschiedliche Aktuator-Ausführungen erfordert hätte, kann ein Systemingenieur dank J1939 nun identische Aktuatoren so programmieren, dass sie auf die jeweiligen anwendungsspezifischen Anforderungen abgestimmt sind. Indem die Hublänge beispielsweise elektronisch angepasst wird, kann derselbe Aktuator im identischen Gehäuse für eine Anwendung mit einem 250-kg-Abschaltpunkt und eine andere mit 1000-kg-Abschaltpunkt genutzt werden. Die Verwendung eines Aktuatortyps für verschiedene Anwendungen erleichtert nicht nur die Diagnose (die Störungsüberwachung eines einzelnen Modells ist z.B. unkomplizierter als die von vier unterschiedlichen Typen), sondern vereinfacht auch das Bestell- und Lagerwesen. Darüber hinaus verkürzt die Verwendung eines einzelnen Aktuatormodells die Vorlaufzeiten, da er sich einfacher in eine Konstruktion einbinden lässt, sodass die Montagezeiten – genauso wie die Systemkosten – sinken.

Das Zusammenspiel von Zustandsüberwachung, neuen Steuerungsmöglichkeiten und J1939-Unterstützung gibt Erstausrüstern und Anwendern leistungsfähige Diagnosefunktionen an die Hand. So kann sich zum Beispiel ein Ingenieur in Schweden in einen Mähdrescher in Deutschland einwählen, um die Ausfallursache eines bestimmten Aktuators zu ermitteln. Der Ausfall würde durch eine elektronische Meldung angezeigt, mit deren Hilfe dann der Grund der Störung aufgespürt werden kann. Hierzu gehören beispielsweise Meldungen zu den Parametern Temperatur, Position, Stromstärke und Eingangsspannung.

Die neuen Möglichkeiten der integrierten Elektronik – ergänzt durch gestiegene Hublängen und Tragzahlen, höhere Leistungsfähigkeit und einen Schutz vor rauen Umgebungseinflüssen – erlauben den Einsatz elektromechanischer Aktuatoren selbst in anspruchsvollen Anwendungen im Freien. (ud)

* Hakan Persson ist Global Product Line Director, Industrial Linear Actuators bei Thomson Industries Inc.

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