Seilzuggeber

Positionen variabel erfassen

Ein seilbasiertes Funktions- und Konstruktionskonzept von Siko integriert Sensorik, Elektronik und Mechanik vollständig in Hydraulik- und Teleskopzylinder.

02. Oktober 2018
Positionen variabel erfassen
Am Applikationsbeispiel einer mobilen Arbeitsmaschine wird deutlich: Alle drei Varianten von SGH-Sensoren gewährleisten Funktion und Sicherheit. (Bild: © Siko)

Es wird immer wichtiger, auch bei Bau- und Landmaschinen sowie Nutzfahrzeugen die Positionen in Zylindern sehr präzise zu messen. Mit den neuen Seilzugebern SGH25 und SGH50 von Siko aus Buchenbach lässt sich das jetzt auch für Messlängen bis zu fünf Meter gewährleisten. Der SGH25 deckt dabei mittlere Hubwege von 0 bis 2,5 Metern ab und der SGH50 breite Messbereiche bis 5 Meter.

Grundlage dieser neuen Produkte ist die laut Hersteller derzeit einzigartige und darüber hinaus komplett eigenentwickelte SGH-Technologie, die sich sogar in Kolbenspeichern und Teleskopzylindern platzsparend integrieren lässt.

Denn die SGH-Sensoren folgen einem neuartigen Funktions- und Konstruktionskonzept: Sie arbeiten nicht stangenbasiert, sondern basieren auf einer flexiblen Seilzugmechanik. Fährt der Zylinder aus, wird das auf einer Seiltrommel aufgewickelte Seil ausgezogen.

Die hierdurch entstehende Rotation der Seiltrommel wird von der Sensorelektronik berührungslos erfasst und in einen linearen Weg umgerechnet. Somit ist eine genaue und absolute Positions- oder Geschwindigkeitserfassung des Zylinders jederzeit möglich.

Im Fall von harten Bedingungen wie etwa Schmutz, Staub und Wasser sind hierfür auch die sehr hohe Schutzklasse IP69K der SGH-Positionssensoren sowie die IP69K- konformen KV1H-Stecksysteme verantwortlich. Deren modularer Charakter senkt Aufwand und Kosten in Herstellung, Service, Konstruktion und Logistik signifikant, da das KV1H-Stecksystem streckbar ist. Auf diese Weise bleibt der Sensor auch für unterschiedliche Kabellängen oder Anschlussarten immer der gleiche.

Zu den externen Einflüssen gehören auch Schocks oder Vibrationen, die bei Baggern oder Kippern regelmäßig auftreten. Prallt eine Baggerschaufel auf harten Untergrund oder rastet die Ladefläche eines Kippers ein, lösen diese abrupten Bewegungen Erschütterungen aus. Dagegen sind alle SGH-Sensoren immun, weil das Seil Schläge abfedert und so als »Stoßdämpfer« fungieren kann.

Neue Anwendungen erschließen

Das seilbasierte Konzept soll Lösungen ermöglichen, die laut Siko bisher nicht denkbar waren. Gabelstapler etwa dürfen vorgegebene Fahrzeughöhen nicht überschreiten, sollten dabei aber trotzdem über einen möglichst großen Hub verfügen. Diese anspruchsvollen Vorgaben löst Siko durch Delokalisierung des Sensors in einem seitlich um 90 Grad zum Zylinder angebauten Gehäuse. Dadurch können die SGH-Sensoren »um die Kurve messen« und sind hierdurch in nahezu jedem Zylinder unterzubringen. Durch diesen technischen Kniff verändert sich die Zylinderlänge nicht. Die Sensoren eignen sich zudem auch für Applikationen, bei denen keinerlei Hubverlust zu akzeptieren ist, extrem kleinen Kolbendurchmessern oder bei Zylindern mit mechanischer Endlagendämpfung.

Die Sensoren sind sehr robust und widerstandsfähig. Dazu führt Siko den produktspezifischen Trimm aller mechanischen wie elektronischen Sensor-Bauteile selbst durch und legt Kräfteverhältnisse, Federkennlinie oder Trommeldrehzahl selbst aus. Außerdem erzielt ein neu entwickelter Gehäusekunststoff unter den extremsten Rahmenbindungen einen maximalen Schutz für das gesamte System. Zu den Qualitätssicherungsmaßnahmen zählt auch, dass die Seilwegaufnehmer auf die Lebensdauer eines Zylinders ausgelegt und geprüft sind und diese die Qualitätsanforderungen namhafter Zylindermanufakturen und OEMs erfüllen.

Zudem soll das seilbasierte Konstruktions- und Funktionskonzept der SGH-Technologie die Kosten einer Systemintegration, verglichen mit magnetostriktiven Sensoren, deutlich reduzieren und Produktionszeiten verkürzen. Denn bei diesen braucht es für jeden Zylinder eine andere Länge der Sensorstange, die exakt der Messlänge entspricht. Darum ist eine mindestens ebenso lange Kolbenbohrung erforderlich, die bei den SGH-Sensoren entfallen kann.

Auf einen Blick

Einsatz der SGH-Technologie

Insgesamt führt die Nutzung des variablen Funktions- und Konstruktionsprinzips von Siko zu einer erheblichen Minimierung der Variantenvielfalt, da SGH-Sensoren ganze Messbereiche abdecken und nicht, wie bei konventionellen Sensorlösungen, je Messlänge eine separate Sensorik vorgesehen werden muss. Für Zylinderhersteller optimiert deshalb der Einsatz der SGH-Technologie sowohl den gesamten Entwicklungs- und Produktionsprozess als auch die nachgelagerten Services wie etwa die Logistik, da ein SGH-Sensor viel Flexibilität bietet.

www.siko.de

Kein Magnet erforderlich

Auch die Kostenstelle »Montage des Positionsmagnets« erübrigt sich, denn an dessen Stelle tritt das Seil, welches lediglich über ein kleines Gewinde am Kolbenkopf fixiert wird. So verfügt zum Beispiel der SGH50 mit einem maximalen Hub von 5 Metern über das größtmögliche Einsparpotenzial. Eine bei stangenbasierten Sensoren benötigte Hohlbohrung wirkt sich generell auf die Struktur und Stabilität des Kolbens und damit auf die Funktion des gesamten Zylinders aus. Bei der SGH-Technologie werden Zylinderhersteller mit diesem Nachteil nicht konfrontiert.

Dank einer praktischen Teach-in-Funktion als Grundausstattung in allen SGH-Versionen kann der Zylinderhersteller eine Vielzahl von Varianten gestalten und den Sensor auf beliebige Messlängen programmieren. Denn innerhalb der verschiedenen Messbereiche bildet die Funktion alle Messlängen mit einem einzigen SGH-Sensor ab. Um die Übertragung der Positionsinformation zu möglichst vielen Maschinensteuerungen zu gewährleisten, sind diverse Schnittstellen an Bord.

Dazu gehören eine analoge Ausführung für die Messwertübertragung oder alternativ die digitalen Schnittstellen CANopen oder SAE J1939. Selbst sicherheitskritische Applikationen können mit CAT3- oder PLd-konformen Versionen und redundanten analogen Schnittstellen, redundantem CANopen, redundantem SAE J1939 oder CANopen Safety bedient werden. mk

Mathias Roth, Branchenmanager mobile Automation, Siko

Erschienen in Ausgabe: 07/2018