Servoantriebe sind unentbehrlich in vernetzten und flexiblen Produktionsumgebungen. Der Kommunikation kommt dabei eine große Bedeutung zu. Über digitale Schnittstellen für die Motor-Regler-Kommunikation werden wichtige Kenngrößen wie Position, Geschwindigkeit, Vibration oder Temperatur übertragen. Neben einer guten Kontrolle ihrer Prozesse sind für die Anwender geringe Kosten, weniger Platzbedarf, einfache Implementierung und höchste Performance wichtig.
Für die Ansteuerung von Servoantrieben bietet Hengstler, Hersteller industrieller Zähl- und Steuerungskomponenten, mit seiner Single Cable Solution eine interessante Lösung. Es handelt sich um eine innovative Kombination des leistungsfähigen Acuro- AD37-Drehgebers und der offenen Schnittstelle SCS open link, die auf Acuro link basiert. Laut Hengstler bringt das eine Einsparung des Steckplatzes von mindestens 50 Prozent, es verringert die Rüstkosten und garantiert eine sehr hohe Maschinensicherheit.
Eine Leitung für Leistung und Daten
Die gesamte Motor-Feedback-Kommunikation läuft über zwei speziell von der Lapp Gruppe entwickelte Hybridkabel, die auf die digitale Schnittstelle Acuro link abgestimmt sind. Es handelt sich um die Hybridleitungen Ölflex Servo FD 7DSL und Ölflex Servo 7DSL, über die sowohl Leistung als auch Daten übertragen werden. Dies gilt auch für die Signale weiterer Sensoren, etwa des Temperaturfühlers, die in das digitale Motor-Feedback-Protokoll integriert sind.
Die beiden Varianten unterscheiden sich beim Mantelmaterial. Die FD-Variante besitzt einen hochstrapazierfähigen PUR-Mantel und ist somit bestens für den Einsatz in Führungsketten geeignet. Wer hingegen die Leitung fest verlegen möchte, kann auf die kostengünstigere PVC-Version zurückgreifen. Bei beiden dient PP (Polypropylen) als Isolationsmaterial der Leiter. Das ermöglicht kapazitäts- beziehungsweise dämpfungsarme Leitungen und minimiert störende Ableitströme auf dem Schirmgeflecht. Zudem sind mit PP geringere Wandstärken realisierbar als mit PVC, woraus sich ein bis zu 20 Prozent geringerer Außendurchmesser ergibt. Für das Datenpaar werden derzeit üblicherweise
7- oder 19-drähtige verzinnte Kupferleiter verwendet. Die Verzinnung dient als Schutz des Isolationsmaterials vor direktem Kontakt mit Kupfer (Wärmealterung) und als Oxidationsschutz (Basis für Langlebigkeit).
Elektrische Eigenschaften optimiert
Neben Leistung und Steuersignalen werden bei Hybridleitungen auch Daten übertragen. Deshalb sind elektrische Parameter wie der charakteristische Wellenwiderstand, Dämpfungswerte, aber auch Kapazitäts-, Induktivitäts- und Widerstandsbeläge sowie Laufzeiten und Wellenimpedanzen im definierten Frequenzbereich von großer Bedeutung. Bei SCS open link beträgt der Wellenwiderstand 110 ± 10 Ω. Der verringerte Verkabelungsaufwand bringt deutliche Kostenvorteile. Schon der Wegfall der Drehgeberleitung führt zu Kostenersparnissen von rund 10 Prozent, hinzukommen verringerte Montage- und Instandhaltungszeiten. Gerade bei kleineren Antrieben sind die Einsparpotenziale für eine Feedbackleitung und einen M23- Steckverbinder nicht zu unterschätzen.
Acuro link unterstützt High-performance-Bewegungssteuerung mit einer hohen Übertragungsrate bis zu 10 MBaud und bis zu
32 KHz, zudem zeichnet es sich durch eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit aus. Diese Eigenschaften sind einzigartig am Markt. Es besteht die Möglichkeit, bis zu 100 Meter lange Motorleitungen zu integrieren.
Drehgeber mit Datenspeicher
Der Drehgeber von Hengstler enthält einen internen Temperatursensor sowie einen separaten Anschluss für den Wicklungstemperatursensor des Motors und ermöglicht es, diese Informationen direkt im Drehgeber zu erfassen. Ein standardisiertes „Electronic Data Sheet“ im Drehgeber speichert die
Geberdaten, die sich jederzeit abrufen lassen. Im Encoder selbst können Motor- und Antriebsdaten in einem internen OEM-Speicher hinterlegt werden.
Diese Monitorfunktionen zur Erfassung von Betriebsdaten tragen dazu bei, Industrie-4.0-Szenarien zu realisieren. Vor allem bei kompakten Servomotoren spielt Acuro link seine Vorteile aus. Die Bereitstellung der Motorleistung und der Motor-Feedback-Signale über eine Ein-Kabel-Lösung erhöht die Effizienz deutlich. Insbesondere bei größeren Anlagen spürt man einen bedeutenden Raumgewinn und eine Gewichtseinsparung.
Laut Lapp sind auch alternative Hybridlösungen mit Industrial Ethernet oder optischen Datenübertragungssystemen wie POF (optische Polymerfaser) oder PCF (kunststoffummantelte Glasfaser) möglich. Gerade im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit ist die Verwendung von optischen Datenübertragungssystemen eine Überlegung wert, zumal die Gefahr von Störungen oder Ausfällen elektrischer Systeme, die auf elektromagnetische Ursachen zurückzuführen sind, stark zugenommen hat.
Multinormprodukte
Ein Produkt, viele Normen
Andere Länder, andere Normen: Maschinen- und Anlagenbauer, die ihre Produkte in verschiedene Regionen der Erde liefern wollen, sehen sich oft mit einer völlig anderen Normenlandschaft konfrontiert. Die Unternehmen sind dann gezwungen, für ein und dieselbe Funktion in der Maschine unterschiedliche Teile einzubauen und auf Lager zu halten. Weil das Kosten verursacht, fordern die Unternehmen von ihren Zulieferern verstärkt Produkte, die möglichst alle weltweit relevanten Normen abdecken. In der Maschine steckt dann immer das gleiche Teil, egal ob sie in Europa verkauft oder in die USA verschifft wird.
Die Lapp Gruppe hat den Trend früh erkannt, die Produktpalette umfasst immer mehr solcher Multinormprodukte. Ein Beispiel ist die neue Anschluss- und Steuerleitung Ölflex Chain TM. Sie ist in Europa zugelassen, durch mehrfache Zertifizierungen gemäß NEC und NFPA, aber auch in Nordamerika für die breite Verwendung geeignet. Besonders die beiden UL Listings MTW (Machine Tool Wire) und TC-ER (Tray Cable-Exposed Run) erlauben die flexible Verwendung in der Industriemaschine sowie die feste Verlegung in der offenen Kabelpritsche mit ein und derselben Leitung. Ölflex Chain TM und Ölflex Chain TM CY sind ausgelegt für nordamerikanische Betriebsspannungen von 600 Volt oder
1000 Volt (WTTC).
Anwender müssen sich damit über komplexe und zeitraubende Zulassungsprozeduren in Übersee weniger den Kopf zerbrechen und brauchen nur eine Multinorm-Leitungstype auf Lager – ein klarer Vorteil besonders für exportorientierte Unternehmen.
Lucas Kehl,
Leiter Produktmanagement Kabel, U.I. Lapp GmbH
