Hybridkabel

Ein-Kabel-Lösungen für mehr Effizienz

In der Automatisierung kommen zunehmend Hybridkabel zum Einsatz. Alle Leitungen für Leistung, Signale und Daten für Servoantriebe sind hier in einem Mantel vereint. Für eine neue digitale Schnittstelle von Hengstler hat die Lapp Gruppe zwei Hybridleitungen zur Motor-Feedback-Kommunikation entwickelt. Diese Schnittstellen-Lösung im Bereich der Drehgeber macht Servomotoren effizienter, kompakter und zukunftssicherer.

Bei zentralen Antriebslösungen geht der Trend zu Ein-Kabel-Lösungen, die sowohl Leistung als auch Daten über die Position und Drehzahl des Motors übertragen. (Bild: Lapp)

Die intelligente Fabrik kann nur funktionieren, wenn Maschinen und Teile zunehmend unabhängig agieren und dabei über das Netzwerk miteinander kommunizieren. Ohne fortschreitende Digitalisierung und hohe Flexibilität wäre das nicht möglich. Deshalb sind Servoantriebe in vernetzten und flexiblen Produktionsumgebungen nicht mehr wegzudenken. Mit Hilfe digitaler Schnittstellen für die Motor-Regler-Kommunikation lassen sich wichtige Kenngrößen wie Position, Geschwindigkeit, Vibration oder Temperatur übertragen. Dabei haben die Motoren- und Systemhersteller stets Themen wie Kosten- und Platzreduzierung, einfache Implementierung und höchste Performance im Fokus.

Hengstler, ein Hersteller industrieller Zähl- und Steuerungskomponenten, hat nun die neue Schnittstelle Acurolink vorgestellt. Damit sind laut Hengstler eine Einsparung von mindestens 50 Prozent des Steckplatzes, verringerte Rüstkosten und eine hohe Maschinensicherheit garantiert. Die gesamte Motor-Feedback-Kommunikation wird über zwei speziell von der Lapp Gruppe entwickelte Hybridkabel realisiert.

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Hengstler nennt seine Technologie Single Cable Solution. Dabei handelt es sich um eine Kombination des hoch performanten Drehgebers Acuro AD37 und der neuen offenen Schnittstelle Acurolink. Hengstler beschäftigt sich seit 1983 mit der Entwicklung und Produktion von Drehgebern. „Diese langjährigen Erfahrungswerte und die enge Zusammenarbeit während der Pilotprojektphase mit namhaften Kunden sorgen dafür, dass die Single Cable Solution das Potenzial mitbringt, einen neuen Industriestandard zu schaffen“, sagt Adrian Benz, Teamleiter Marketing Communication bei Hengstler.

Raumgewinn und Gewichtsverlust

Die Servo-Motor-Feedback Drehgeber-Serie von Hengstler ist konzipiert für anspruchsvollste Anwendungen.

Das Datenprotokoll der elektrischen Schnittstelle erfüllt die SIL3-Anforderungen nach IEC 61508, Kat. 3 PLe nach EN ISO 13849. Der Drehgeber enthält sowohl einen internen Temperatursensor als auch einen separaten Anschluss für den Wicklungstemperatursensor des Motors und ermöglicht es somit, diese Informationen direkt im Drehgeber zu erfassen. Ein standardisiertes „Electronic Data Sheet“ (EDS) im Drehgeber speichert spezifische Geberdaten und ist jederzeit abrufbar. Im Encoder selbst können Motor- und Antriebsdaten in einem internen OEM-Speicher hinterlegt werden. Vor allem bei kompakten Servomotoren bietet Acurolink große Vorteile. Die Bereitstellung der Motorleistung und der Motor-Feedback-Signale über eine Ein-Kabel-Lösung erhöht die Effizienz deutlich. Insbesondere bei größeren Anlagen machen sich der Raumgewinn und das geringere Gewicht bemerkbar.

Kapazitätsarme Leitungen mit geringem Querschnitt

Die Lapp Gruppe hat zwei passgenau auf die digitale Schnittstelle abgestimmte Hybridleitungen entwickelt: Die Ölflex Servo FD 7DSL und die Ölflex Servo 7DSL. Sowohl Leistung als auch Daten werden bei dieser Lösung über eine gemeinsame Leitung übertragen. Dies gilt auch für die Signale weiterer Sensoren, wie beispielsweise des Temperaturfühlers, die in das digitale Motor-Feedback-Protokoll integriert werden. Die FD-Variante ist mit einem hoch strapazierfähigen PUR-Mantel versehen und somit bestens für den Einsatz in Führungsketten geeignet. Wer hingegen die Leitung fest verlegt einsetzt, kann auf die kostengünstigere PVC-Version zurückgreifen. Als Isolationsmaterial der Leiter kommt durchgängig Polypropylen (PP) zum Einsatz. Somit wird einerseits dem Wunsch nach kapazitätsarmen Leitungen Rechnung getragen und andererseits die Problematik störender Ableitströme auf dem Schirmgeflecht minimiert. Zudem sind mit PP geringere Wandstärken realisierbar als mit PVC.

Typischer Leitungsaufbau: 3 schwarze Leistungsadern, GN/GE Schutzleiter, optionales Steuerpaar mit Abschirmgeflecht (schwarz), Signalpaar mit alukaschierter Folie und Abschirmgeflecht (weiß/blau). (Bild: Lapp)

Durch die niedrigeren Wandstärken bei der Isolierung sinkt auch der Außendurchmesser. Bis zu 20 Prozent lassen sich hierbei durch PP im Vergleich zu PVC einsparen. „Auch bei Leitungen für Torsionsanwendungen können wir unser Know-how einbringen und Typen anbieten, die den anspruchsvollen Anforderungen entsprechen“, sagt Lucas Kehl, Leiter Produktmanagement Kabel bei Lapp. Da in der Hybridleitung auch Daten übertragen werden, sind elektrische Parameter wie der charakteristische Wellenwiderstand, Dämpfungswerte, aber auch Kapazitäts-, Induktivitäts- und Widerstandsbeläge sowie Laufzeiten und Wellenimpedanzen im definierten Frequenzbereich von großer Bedeutung. Für Acurolink ist zum Beispiel der Wellenwiderstand mit 110 ±10 Ω angegeben.

Bei Leitungen für ACUROlink muss der Wellenwiderstand bei 110 ± 10 Ω liegen. (Bild: Lapp)

Günstige Anschaffung, einfache Installation

Es ist nur noch eine Leitung für Leistung und Daten erforderlich, und die separate Drehgeberleitung mitsamt Steckverbinder fällt weg. Dadurch reduziert sich der Verkabelungsaufwand und es ergeben sich signifikante Einsparpotenziale beim Material und den Kosten. Allein der Wegfall der Drehgeberleitung reduziert die Kosten um rund 10 Prozent. Ein weiterer Vorteil ist die vereinfachte Installation.

Technisch möglich wären auch alternative Hybridlösungen, die zum Beispiel auf Industrial Ethernet basieren oder auf optischen Datenübertragungssystemen wie POF optische Polymerfaser (POF) oder kunststoffummantelte Glasfaser (PCF). Auch in diesem Bereich verfügt Lapp über umfangreiches Know-how. Gerade im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit ist der Einsatz optischer Datenübertragungssysteme eine Überlegung wert, zumal die Gefahr von Störungen oder Ausfällen elektronischer Systeme aufgrund elektromagnetischer Einflüsse stark zugenommen hat. am

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