Positionierung mit Linearantrieben von LINAK im Feldhäcksler

Digitalisierung und Automatisierung werden in der Landwirtschaft immer wichtiger. Die exakte millimetergenaue Verstellung von unterschiedlichen Baugruppen ist in vielen Arbeitsschritten unumgänglich. Gleichzeitig müssen die Landmaschinen extrem viel aushalten und unter schwierigen Bedingungen volle Leistung bringen. Das gilt auch für die verbauten Komponenten. Der Einsatz von Hydraulik hat in Landmaschinen eine lange Tradition und gilt für viele Aufgaben als Standardlösung. Gegenüber Hydraulikzylindern mussten elektrische Verstellsysteme in den vergangenen Jahrzehnten zunächst beweisen, dass sie Vibrationen, Staub oder extreme Temperaturbedingungen ebenso standhalten können und viele Aufgaben viel besser bewältigen als hydraulische Systeme. LINAK hat bereits im Jahr 2005 den Linearaktuator LA36 auf den Markt gebracht, der für die Aufgaben in landwirtschaftlichen Maschinen gut gerüstet ist. Grundidee bei der Konstruktion des Antriebs war: Er muss hohe Schutzklassen erfüllen und extrem robust sein. Seitdem hat der dänische Hersteller LINAK diesen und alle weiteren Antriebe immer weiter optimiert und mit zusätzlichen Merkmalen ausgestattet, um den hohen Anforderungen des Marktes gerecht zu werden.

Im Feldhäcksler Big X von Krone sind die Anforderungen an den Aktuator ebenfalls sehr hoch. Über eine Kinematik verstellt der Antrieb die beiden Walzen des Corn-Conditioners zwischen 0,5 und 7,0 Millimeter. Dabei muss er zum einen den hohen Kräften standhalten, die auf die Walzen wirken. Zum anderen muss er trotz der hohen Vibrationen und Erschütterung direkt an der Walze eine exakte Verstellung ermöglichen. „Die Maschine hat mit einer Schnittbreite bis zu maximal 10,5 Metern einen Durchsatz von bis zu 400 Tonnen in der Stunde. Das erfordert viel Leistung und alle eingesetzten Bauteile müssen extrem robust sein“, erläutert Jan Keuter, verantwortlich für den Bereich Elektrokonstruktion im Unternehmen Krone. Für ihn gewinnt die elektrische Verstellung in Landmaschinen mehr und mehr an Bedeutung. „Elektrik steht in Konkurrenz zu Hydraulik. Wobei Hydraulik immer vorhanden ist und oftmals die naheliegende Lösung ist.“ Allerdings habe sich eine elektrische Verstellung in den vergangenen Jahren ebenso als Standard durchgesetzt. „Iso-Bus und ein 50 Ampere Anschluss sind fast auf allen Maschinen serienmäßig verbaut“, so Keuter ergänzend.

Steigt der Grad der Automatisierung, können elektrische Verstellsysteme ihre Vorteile ausspielen. Das bestätigt auch Jan Keuter: „Wenn wir beispielsweise unterschiedliche Positionen anfahren müssen und dafür eine exakte Lagerückmeldung benötigen, ist es meistens günstiger und vor allem in der Konstruktion einfacher, einen elektrischen Antrieb zu verwenden.“ Genau dies ist der Fall bei der Verstellung der beiden Walzen des Corn-Conditioners. Über eine Kinematik verstellt der Antrieb den Abstand der beiden Walzen stufenlos. Die optimale Einstellung der Walzen zum Aufbrechen der Maiskörner ist nur mit Hilfe einer exakten Positionsrückmeldung möglich. Hierfür kommen Potentiometer zum Einsatz, die bereits in dem Antrieb integriert sind.

Umsetzung komplexer Bewegungen
„Die Ansteuerung für die Bewegung des Aktuators kommt in diesem Fall von der Steuerung des Maishäckslers“, erläutert Jan Keuter. Allerdings kann er sich vorstellen, in Zukunft einen Aktuator mit integrierter Steuerung und Leistungselektronik zu nutzen. Das hätte unter anderem den Vorteil, dass man dadurch Kabel einsparen könnte und die eigene Steuerung zusätzlich entlasten würde. LINAK hat bereits eine Vielzahl von Aktuatoren mit einer integrierten Steuerung und Leistungselektronik im Programm. Diese erlauben zahlreiche Möglichkeiten, die Anforderungen an komplexe Bewegungen umzusetzen. Unter anderem gibt es Schnittstellen zu unterschiedlichen Bus-Systemen, wie beispielsweise LINbus oder CAN SAE J1939. Auch ein paralleles Verfahren der Antriebe ohne externe Steuerung ist mit LINAK IC Antrieben möglich. Ein weiterer Vorteil ist das Auslesen der Daten aus dem Antrieb. Das betont auch Jan Keuter: „Der Service wird in Zukunft eine noch wichtigere Rolle spielen. Deswegen ist es wichtig, den Zustand der Maschine überwachen zu können. Beispielsweise die Temperatur in bestimmten Bereichen der Maschine oder die Anzahl der Zyklen, die der Aktuator gefahren hat.“

Direkt über dem Antrieb für die Verstellung der Walzen des Corn-Conditioners sitzt ein weiterer elektrischer Linearaktuator von LINAK, der die Rückwand des Wurfbeschleunigers verstellt. Durch die Verstellung der Rückwand wird der Wurfkanal verjüngt und dadurch die Wurfweite erhöht. Auch wenn dieser Antrieb weniger Kraft aufbringen muss, so ist er doch extremen Erschütterungen ausgesetzt. „Wir testen unsere Maschinen und die verwendeten Komponenten in unserem eigenen Validierungs-Testzentrum. Hier müssen auch die Antriebe von LINAK ihre Qualität unter Beweis stellen. Wir wollen als Premiumanbieter nur Produkte von höchster Qualität einsetzen und diesen Anspruch erfüllt LINAK seit vielen Jahren“, so Jan Keuter abschließend.

This is exactly the case with the adjustment of the two corn conditioner rollers. The actuator uses kinematics to adjust the distance between two rollers. Optimal adjustment of the rollers to break up the corn kernels is only possible with the help of precise position feedback. Potentiometers built into the actuator make this possible.

"In this case, the control of the actuator movement comes from the control system of the corn chopper”, Jan Keuter explains. However, he can imagine using an actuator with integrated control and power electronics in the future. This will bring along the advantages of saving cables and relieving the strain on the control system. LINAK offers a wide range of actuators with built-in control (IC) and power electronics. These provide numerous possibilities to meet the requirements of configurating complex movement. Among other things, there are interfaces supporting different bus systems, such as LINbus and CAN SAE J1939. Parallel movement of actuators without an external control is also possible with LINAK IC™ actuators. A further advantage is the read-out of data from the actuator.

Jan Keuter also emphasises this: "Service will play an increasingly important role in the future. That is why it is important to be able to monitor the condition of the machine. For example, the temperature in certain areas of the machine, or the number of cycles the actuator has run”.

Right above the actuator for adjusting the corn conditioner rollers is a second LINAK actuator, which adjusts the back plate of the discharge accelerator. By adjusting the back plate, the discharge spout is narrowed to enable long-distance discharge or widened for short-distance discharge. Even though the second actuator applies less force, it is still exposed to extreme vibrations.

"We test our machines and the components used, in our own validation test centre. This is also where LINAK actuators prove their quality. As a premium supplier, we only want to use products of the highest quality, and the Danish manufacturer LINAK has met this demand for many years”, Jan Keuter concludes.