Der Charme der Innovation

Die Autoren: Bernd Appel, Leiter Business Unit Motorfeedback-Systeme, Sick Stegmann GmbH, Donaueschingen, und Klaus Oberkötter, Geschäftsführer, TBO GmbH, Brachttal

Die Einkabel-Technologie ist derzeit eines der Top-Themen in der elektrischen Antriebstechnik. Dies sieht auch Joachim Albach, Leiter des Produktmanagements bei LTi Drives in Lahnau, so. „Hiperface DSL von Sick hat den Markt verändert“, sagt er und ergänzt: „In fünf Jahren werden wir uns im Rückblick fragen, wieso wir jemals zwei Kabel für die Verbindung zwischen Motor und Antriebsregler verwendet haben.“

Hiperface DSL ist die erste rein digitale Schnittstelle, die nur mit zwei Adern auskommt und somit robust und störsicher in einem Hybrid-Motorkabel übertragen werden kann. Leistung und Daten werden über eine gemeinsame Leitung übertragen. Hierzu wird die Kommunikation auf die Versorgungsspannung des Motor-Feedback-Systems, z. B. eines Singleturn-Motor-Feedback-Systems EKS36 oder einer Multiturn-Version EKM36 von Sick, aufmoduliert. Neben einer besonderen Kabelschirmung sorgen spezielle Verfahren und die Verwendung von Pulstransformatoren dafür, dass das Gebersignal von den Störungen auf dem Motorleistungskabel entkoppelt und störungsfrei übertragen wird. „Äußerlich sind elektrische Antriebslösungen mit Motor-Feedback-Systemen und Hiperface DSL daran zu erkennen, dass sie nur noch einen Motorstecker und eine Motorleitung aufweisen“, sagt Joachim Albach auch mit Blick auf das eigene Mehrachs-Automatisierungssystem SystemOne CM.

LTi mit Hauptsitz in Lahnau gliedert sich in die drei Geschäftsfelder Energietechnik, Sensortechnik sowie Antriebs- und Automatisierungstechnik – LTi Drives. Eine der Stärken sind Mehrachs-Automatisierungssysteme, die als Antriebslösungen in zahlreichen Branchen eingesetzt werden. „Die Kunden erwarten Systeme, die sich durch Dynamik und Präzision auszeichnen und gleichzeitig ein Höchstmaß an Kompaktheit, Einfachheit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit bieten“, betont Albach.

Mehr Performance, weniger Platzbedarf, optimale Wirtschaftlichkeit – das waren daher die grundlegenden Anforderungen bei der Entwicklung von SystemOne CM. „Die Zauberformel lautete Erhöhung des Integrationsgrades auf Schaltungs- und auf Baugruppenebene“, blickt Joachim Albach zurück. „Entstanden ist ein Automatisierungssystem mit integriertem Dreiachsregler, das das kompakteste seiner Klasse ist, den Platzbedarf im Schaltschrank um 30 bis 40 Prozent reduziert und durch die Einkabel-Technik die Installation erheblich erleichtert.“ SystemOne CM löst High-Speed-Positionieraufgaben mit bis zu 8500 Takten pro Minute und einer Bewegungspräzision im Mikrometerbereich.

Ein Faktor, der die hohe Integrations- und Leistungsdichte des SystemOne CM ermöglicht hat, ist die Entscheidung zugunsten der One Cable Technology von Hiperface DSL. Dadurch ist es möglich, auf die Geberleitung komplett zu verzichten und die Installation zu vereinfachen. Hierfür setzt LTi im SystemOne CM sogar einen speziellen Regler-Anschlussstecker für Leistung und Signale ein, der zudem eine bessere Signalschirmung gewährleistet. Gleichzeitig erlaubt es die Hiperface-DSL-Schnittstelle, die gesamte Antriebsreglerelektronik schlanker zu gestalten. „Digitaltechnik ist sehr gut integrierbar und wird in Folge der Technologieentwicklung immer kleiner“, so Joachim Albach. „Künftige Systemgenerationen werden kosteneffizienter, weil die bislang separate Geberschnittstelle, das Geberkabel und der Stecker am Motor entfallen.“

So richtig und wichtig es ist, mit Hiperface DSL unter anderem den Aufwand für Stecker, Kabel und Integration praktisch zu halbieren, so interessant ist der „Charme der Innovation“, wie Joachim Albach es ausdrückt, für die Endkunden – und das aus ganz unterschiedlichen Gründen. Für Roboterhersteller beispielsweise ist die Einkabel-Technik interessant, weil sie Verkabelung hin zu den beweglichen Komponenten vereinfacht und die Möglichkeit eröffnet, auf die sonst oft verwendete Geberbox am Roboterfuß zu verzichten. Ein weiterer Aspekt ist die eigentliche Robotermechanik. „Oft ist der Platz für die Leitungsführung sehr begrenzt“, sagt Albach. „Da ist es ein entscheidender Vorteil, wenn nur noch ein Kabel durch eine enge Öffnung verlegt werden muss.“

Wieder andere Anwender haben vor allem die Verfügbarkeit ihrer Anlagen im Blick. In Applikationen mit mitfahrenden Achsen, etwa in Werkzeugmaschinen oder Handlingsystemen, zählen Kabelbrüche zu den häufigsten Ausfallursachen. Weniger Kabel = weniger Ausfallwahrscheinlichkeit, lautet die Gleichung, die bei bewegten Kabeln in der Regel aufgeht. Noch umfassender wird das Thema Verfügbarkeit, wenn die Antriebssysteme in ein Condition-Monitoring-Umfeld integriert werden sollen. Hiperface DSL bietet die Möglichkeit, eine Vielzahl von Motordaten – etwa Betriebsstunden, Motortemperatur, Stromaufnahme, Drehzahlen, Geschwindigkeiten – mithilfe des Motor-Feedback-Systems zu erfassen. Im Rahmen eines kontinuierlichen Condition Monitoring lassen sich diese Informationen zu Diagnosezwecken sowie zur vorbeugenden Instandhaltung nutzen. I