SPS-Nockenschaltwerke

Was ist ein Nockenschaltwerk?

Ein elektronisches Nockenschaltwerk ist eine Steuerungseinheit, die in der Automatisierungstechnik eingesetzt wird, um elektrische Signale in Abhängigkeit von der Position einer Achse (meist einer rotierenden Welle) zu schalten.

Nockenschaltwerke steuern in Abhängigkeit der Maschinenposition oder zeitgesteuert. Die Funktion ist vergleichbar zu den Nocken einer Scheibe, wo für jeden Ausgang entsprechend der Teilabschnitte des Kreises die Ein- und Ausschaltpunkte bestimmt werden.

In der Vergangenheit wurde dies rein mechanisch (zum Beispiel mit Hilfe unsere Nockenschaltwerks KWG) mit einer Nockenwelle gelöst, auf der kleine "Hügel" (Nocken) sitzen, die beim Drehen physische Schalter betätigten. Die elektronische Variante ersetzt diese mechanischen Teile durch digitale Logik und Sensoren.
Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo in fester Zuordnung zur Maschinenposition schnell und genau gesteuert werden muss. Die Positionserkennung der Maschine geschieht durch einen absoluten Drehgeber der entsprechend der Maschinenstellung ein absolutes Winkel- oder Wegmaß an das Nockenschaltwerk überträgt.

Was sind die Merkmale von Nockenschaltwerken?

• Winkelabhängiges Schalten: Die Signalausgabe erfolgt präzise basierend auf der aktuellen Position oder dem Winkel einer rotierenden Welle.
• Echtzeit-Verarbeitung: Im Gegensatz zu einer SPS arbeiten diese Systeme nahezu ohne Zykluszeitverzögerung und ermöglichen so extrem schnelle Schaltvorgänge.
• Verschleißfreie Digitaltechnik: Durch den Verzicht auf mechanische Nocken und Kontakte bleibt das System dauerhaft wartungsfrei und zuverlässig.
• Intelligente Totzeitkompensation: Das Gerät gleicht Trägheiten von Aktoren automatisch aus, indem es bei höheren Geschwindigkeiten den Schaltzeitpunkt nach vorne verlegt.
• Präzise Positionserfassung: Die Steuerung nutzt Absolutwert-Drehgeber, wodurch die exakte Maschinenstellung auch nach einem Stromausfall sofort wieder bekannt ist.
• Dynamische Optimierung: Schaltpunkte und Parameter können ohne Maschinenstopp während des laufenden Betriebs angepasst werden.
• Hohe Programmdichte: Es lassen sich mehrere verschiedene Schaltprofile im Gerät speichern und bei Formatwechseln schnell abrufen.
• Einfache Parametrierung: Die Konfiguration erfolgt benutzerfreundlich entweder direkt über ein frontseitiges Display oder über eine PC-Software.

Was sind die Einsatzgebiete von Nockenschaltwerken?

• Verpackungsmaschinen: Sie steuern das präzise Timing von Klebedüsen, Schweißzangen oder Abschneidevorrichtungen bei hohen Taktzahlen.
• Druckereimaschinen: Hier sorgen sie für die exakte Synchronisation von Farbwerken, Schnittregistern und Perforationswerkzeugen.
• Abfüllanlagen: Nockenschaltwerke koordinieren das punktgenaue Öffnen und Schließen von Ventilen während des Durchlaufs der Behälter.
• Etikettiermaschinen: Sie garantieren, dass Etiketten unabhängig von der Bahngeschwindigkeit immer an der exakt gleichen Position aufgebracht werden.
• Pressen und Stanzen: Die Geräte steuern die Materialzufuhr und den Auswurf der Teile in perfekter Abhängigkeit zum Pressenhub.
• Holzbearbeitung: Bei Durchlaufmaschinen regeln sie das zeitgenaue Einsetzen von Fräsköpfen oder Leimaggregaten an der Werkstückkante.
• Montageautomaten: Sie synchronisieren komplexe Pick-and-Place-Bewegungen und Handhabungsschritte innerhalb kurzer Taktzyklen.
• Textilmaschinen: In der Web- oder Wirktechnik steuern sie hochdynamische Fadenführungen und Musterungseinrichtungen.

Wesentlicher Vorteil der Geräte EPR, EPC ist die Möglichkeit, Schaltpunkte bei laufender Maschine zu optimieren und Verzögerungszeiten angeschlossener Aktoren geschwindigkeitsabhängig zu kompensieren (Totzeitkompensation).

Weitere Vorteile aller Varianten sind die wesentlich höheren Geschwindigkeiten im Vergleich zur SPS, die exakten Schaltpunkte, mehrere Programme in einem Gerät, einfache Programmerstellung und Änderung sowie die exakte Totzeitkompensation auf 1 ms genau.

Die Programmierung erfolgt entweder über die frontseitig integrierte Tastatur und Anzeige oder mit Hilfe eines verbundenen PC.

Viele der genannten Produkte können für die DC-Reihe von Digitronic Automationsanlagen als Austauschgeräte eingesetzt werden. Z.B. das EPC16BT für das DC33/DC40 oder das EPC48 für das DC51. Unsere ZX-High-Speed Steuerungen kann für das DC16, DC300, DC1756 und DC190 Anwendung finden.

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