Mit linearen Bewegungen geradewegs in Richtung effiziente Landwirtschaft

Die heutige Landwirtschaft hat mit zahlreichen Herausforderungen zu kämpfen. Neben der stetig wachsenden Population zählen hierzu vor allem der anhaltende Fachkräftemangel sowie limitierte Flächen für die Viehzucht und den Ackerbau. Ein zunehmender Automatisierungsgrad bietet die Antwort auf diese Herausforderungen und ermöglicht einen höchst präzisen landwirtschaftlichen Betrieb und den Einsatz robuster und langlebiger Maschinen welche sowohl zuverlässig als auch energieeffizient arbeiten.

Die älteste Bewegung der Welt auf einem neuen Level

In Traktoren, Düngegeräten sowie Sä- und Erntemaschinen sind bereits heute viele Bewegungen vollständig automatisiert. Lineare Bewegungen werden dabei häufig durch Hydrauliklösungen bewerkstelligt, welche komplex und sperrig sind und eine regelmäßige Wartung erfordern. Als Teil der Fluidtechnik sind sie auf eine Versorgung mit Öl angewiesen, um ihre Bewegung zuverlässig ausführen zu können. Flüssigkeiten, insbesondere in Kombination mit den zahlreichen sensiblen Komponenten des Gesamtsystems, bergen jedoch häufig das Risiko für Lecks und austretende Flüssigkeit.

Elektrische Linearaktuatoren hingegen können dieselben Aufgaben ausführen wie hydraulische Systeme, benötigen jedoch weniger Platz und Wartung und bieten zusätzliche Funktionen in Bezug auf Steuerung und Positionierung. Während hydraulische Systeme ausschließlich für einfache lineare Bewegungen konzipiert wurden, sind es vor allem Eigenschaften wie Intelligenz, Kommunikationsfähigkeit und präzise Positionierung, welche den Funktionsumfang einer Maschine erweitern und die aktuellen Herausforderungen bewältigen – und dies ist nur mit Hilfe von elektrischen Linearaktuatoren möglich.

Wie elektrische Linearaktuatoren die Gesamteffizienz in der Landwirtschaft verbessern und die präzise Landwirtschaft ermöglichen:

Während einfache lineare Bewegungen zwischen zwei Positionen (z.B. geöffnet/geschlossen oder eingeklappt/ausgefahren) sowohl mit hydraulischer als auch mit elektrischer Antriebstechnologie ausgeführt werden können, ermöglichen nur elektrische Linearaktuatoren eine präzise Ansteuerung unzähliger Positionen innerhalb des gesamten Bewegungsbereichs.

Präzision: Angetrieben von einem rotativen Gleichstrommotor mit integriertem Geber können Linearaktuatoren feinste Bewegungen und Anpassungen vornehmen. Durch ein kontrolliertes Beschleunigen und Abbremsen sowie die Umsetzung komplexer Bewegungsprofile ermöglicht das so genannte „Precision Farming“ u. a. einen optimierten Einsatz von Saat- und Düngemittel.

Installationsaufwand: Bürstenbehaftete oder bürstenlose Gleichstrommotoren können mit wenigen Kabeln unkompliziert an ein System angeschlossen werden. Integrierte Lösungen, bei denen die Motorsteuerung bereits im Motorgehäuse verbaut ist, reduzieren den Verkabelungsaufwand noch weiter und machen die Installation des Antriebs im Vergleich zu hydraulischen oder pneumatischen Systemen sehr einfach.

Langlebigkeit: Verpackt in einem robusten und kompakten Design haben elektrische Linearaktuatoren weniger Schwachstellen als hydraulische Lösungen und sind darüber hinaus wartungsfrei. Sofern Versionen mit integrierter Elektronik mit Bus- oder Industrial-Ethernet-Schnittstellen verwendet werden, können zusätzlich Betriebsdaten überwacht und analysiert werden. Dies ermöglicht wiederum einen optimierten Betrieb sowie die Nutzung von vorausschauenden Wartungsfunktionen, was die Lebensdauer des Systems weiter verlängert.

Typische Anwendungen in der Agrartechnik, bei denen elektrische Linearaktuatoren bereits heute erfolgreich hydraulische Lösungen ersetzen, sind:

• • Dosieren und exaktes Positionieren von Saatgut für eine gleichmäßige Aussaat
• • Dosieren von Düngemitteln in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit
• • Bewegen und Anpassen des Erntevorsatzes je nach einzubringendem Getreide
• • Steuern der Ausstoßvorrichtung für den gezielten Auswurf des Ernteguts

Neben den "notwendigen" Aufgaben, die während der Feldarbeit ausgeführt werden müssen, ermöglichen Eigenschaften wie die Definition von Beschleunigungs- und Bremsrampen für sanfte Bewegungen, ein geringer Verkabelungsaufwand und eine hohe Effizienz die Automatisierung zusätzlicher Bewegungen, was mit bisheriger Technologie nicht wirtschaftlich gewesen wäre. Hierzu zählen z. B.:

• • Automatische Verstellungen innerhalb der Traktorkabine, welche für einen erhöhten Komfort sorgen
• • Öffnen und Schließen von Abdeckungen am Traktor oder an den Tanks von Ernte- oder Düngemaschinen

Lineare Antriebslösungen von Dunkermotoren für die hohen Anforderungen in der Agrartechnik:

Dunkermotoren, eine Marke von AMETEK, ist seit vielen Jahren führender Hersteller energieeffizienter rotativer Antriebslösungen und Marktführer für integrierte BLDC-Motoren. Sein Wissen und die Vorteile seiner intelligenten BLDC-Motoren hat der Antriebstechnikhersteller erfolgreich auf die lineare Antriebstechnik übertragen und so robuste und zuverlässige elektrische Linearantriebe entwickelt, die den hohen Anforderungen in der Landwirtschaft gerecht werden. Der neueste CAHB-Elektrozylinder wurde speziell für den Einsatz in rauen Umgebungsbedingungen konzipiert. Mit Schutzklassen bis zu IP 65 kann er Staub und Schmutz problemlos standhalten und bei Temperaturen von -40 bis +85°C betrieben werden. Die integrierte Elektronik kann leicht in C programmiert werden, um verschiedene Positionen, Geschwindigkeitsrampen, Betriebsprofile und kritische Schwellenwerte zu definieren. Dank verschiedener Bus-Schnittstellen wie CANopen, Profinet, EtherCAT und EtherNet/IP wird die Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung erleichtert, und Funktionen wie Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung ermöglicht. So wird der Betrieb des Systems optimiert und Ausfallzeiten reduziert bzw. vermieden. In Bezug auf Energieeffizienz ergänzt der CAHB Zylinder den angebauten BLDC Motor durch eine Spindelversion mit besonders energiesparendem Kugelgewinde, welche die Reibung minimiert und die Effizienz bzw. den Wirkungsgrad des Gesamtsystems auf ein Maximum hebt.

Fazit

Effiziente Landwirtschaft ist nur durch eine höchst präzise Ausführung der täglichen Arbeiten möglich. Dies garantiert eine hohe Ressourcen- und somit Kosteneffizienz. Präzise und energieeffiziente elektrische Linearaktuatoren sind entscheidend für die Erreichung dieser Ziele. Sie müssen nicht nur komplexe Bewegungsprofile ausführen, sondern auch den hohen Anforderungen hinsichtlich Lebensdauer, Robustheit, Kommunikationsfähigkeit und Steuerung gerecht werden. Dunkermotoren bietet mit seinem CAHB-Zylinder wartungsfreie Lösungen mit einem hohen IP-Schutz und integrierter Steuerelektronik in platzsparendem Design. So können sämtliche linearen Bewegungen landwirtschaftlicher Maschinen wie Sä- oder Erntemaschinen, Düngemittelstreuer oder autonome Feld- und Stallroboter wirtschaftlich automatisiert werden.

Die Möglichkeit, den Erntevorsatz je nach Getreidesorte oder die Menge des zu verteilenden Düngemittels je nach Fahrgeschwindigkeit und Untergrund präzise einzustellen, ermöglicht einen wirtschaftlichen Einsatz kostspieliger Ressourcen. Die Energieeffizienz elektrischer Linearaktuatoren hingegen ermöglicht es, mehr Energie und somit Kosten zu sparen und ebnet gleichzeitig den Weg für batteriebetriebene, autonome Anwendungen, die möglicherweise dazu beitragen können, den Arbeitskräftemangel zu bekämpfen. Die Langlebigkeit linearer elektrischer Antriebstechnologie führt wiederum zu einem reibungslosen Betrieb mit weniger Ausfallzeiten, was sich direkt in der Leistung und Produktivität eines Systems widerspiegelt.

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