Lucas Kehl, Leiter Produktmanagement Kabel bei der U.I. Lapp GmbH
Servoantriebe haben in Fabriken vieles einfacher und präziser gemacht, wenn es um Bewegungen in Maschinen, Anlagen und ganze Fabriken geht. Sie ersetzen herkömmliche Motoren, die früher einfach nur rotatorische Bewegungen ausführten. Allerdings ist hierdurch auch der Verkabelungsaufwand gestiegen. Servomotoren sind nämlich mit einem Drehgeber ausgestattet, der Daten über Position und Geschwindigkeit an den Regler zurückspielt. Dieser führt einen Soll-Ist-Vergleich aus und regelt den Motor nach. Bei Antrieben, die hohen Belastungen ausgesetzt sind, ist zudem noch ein Temperaturfühler erforderlich, etwa wenn Beschleunigungs- und Bremsvorgänge zu starker Erwärmung führen. Einige Antriebe verfügen darüber hinaus über eine Haltebremse. Diese ist notwendig, wenn der Antrieb nach dem Erreichen der gewünschten Position beispielsweise eine hängende Last festhalten soll. Je nach Ausstattung und Beanspruchung des Servoantriebs ist der Verkabelungsaufwand also erheblich.
Die Alternative: Ein-Kabel-Lösungen
Dieser Aufwand kostet Zeit und Geld. Neuerdings gibt es jedoch Konzepte am Markt, welche die Zahl der Leitungen verringern – idealerweise auf eine Leitung pro Antrieb: sogenannte Ein-Kabel-Lösungen. Zu den Pionieren dieser Entwicklung gehören die Stuttgarter Lapp-Gruppe sowie Hengstler. Das zweitgenannte Unternehmen, das zu den führenden europäischen Herstellern von industriellen Zähl- und Steuerungskomponenten gehört, hat 2015 die Schnittstelle Acurolink vorgestellt, die eine Einsparung von mindestens 50% des Steckplatzes verspricht. Die Rüstkosten sind dementsprechend geringer und die Maschinensicherheit steigt. Die Single Cable Solution von Hengstler besteht aus einer innovativen Kombination des leistungsfähigen Drehgebers Acuro AD37 sowie der offenen Schnittstelle Acurolink. Das Konzept kann vor allem bei kompakten Servomotoren, die in großer Zahl in größeren Anlagen verbaut werden, große Vorteile bieten, da die Antriebe bedeutend weniger Raum benötigen und Gewicht einsparen. Ein wichtiger Partner bei der Entwicklung war die Lapp-Gruppe, die zwei Hybridkabel entwickelt hat: die Ölflex Servo FD 7DSL sowie die Ölflex Servo 7DSL. Über sie läuft die gesamte Motor-Feedback-Kommunikation von Acurolink. Bei beiden Typen werden Leistung und Daten über eine gemeinsame Leitung übertragen. Dies gilt auch für die Signale weiterer Sensoren, etwa des Temperaturfühlers. Diese Daten werden in das digitale Motor-Feedback-Protokoll einbezogen. Das Datenpaar ist dabei mit 7- oder 19-drahtigen verzinnten Kupferleitern realisiert. Die Verzinnung ist notwendig, um das Isolationsmaterial vor einem direkten Kontakt mit Kupfer zu schützen. Dies erhöht die Lebensdauer, weil es die Wärmealterung und die Oxidation verhindert. Ebenso wichtig sind elektrische Parameter wie der charakteristische Wellenwiderstand, Dämpfungswerte aber auch Kapazitäts-, Induktivitäts- und Widerstandsbeläge sowie Laufzeiten und Wellenimpedanzen im definierten Frequenzbereich, denn Hybridleitungen sollen neben Leistung und Steuersignalen ja auch Daten sicher und ohne Informationsverluste übermitteln.
