ANTRIEBSTECHNIK HIER DREHT SICH WAS Bei modernen Wickel- und Palettiermaschinen kommen Schleifringe zum Einsatz. Hinsichtlich Leistung, Geschwindigkeit und Sicherheit müssen sie höchste Anforderungen erfüllen. Bei Wickel- und Palettiersystemen sichern Schleifringe die Signalübertragung PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Wickel- und Palettiermaschinen sind weltweit in Fabriken und Lagern installiert. Sie bestehen aus einer oder mehreren rotierenden Einheiten, die entlang einer Rollenbahn montiert werden und die Palette drehen. Die beladenen Paletten werden üblicherweise mit Plastikfolie umwickelt, um sie für den Transport zu sichern. Um die Anforderungen an einen Schleifring festzulegen, der für den Einsatz in einer solchen Maschine vorgesehen ist, müssen zunächst grundlegende Merkmale, Parameter und Funktionen der Maschine berücksichtigt werden. Stehen diese Faktoren fest, werden zur Spezifizierung eines Schleifrings oder Kollektorrings spezifische Eigenschaften wie Bauraum, Anzahl der Kanäle, Betriebsgeschwindigkeit, Kabellänge, Temperatur, Materialien und Schutzarten in Betracht gezogen. KOMPLEXEN ANWENDUNGEN GEWACHSEN „Die neuesten Wickel- und Palettiersysteme werden zunehmend automatisiert betrieben und müssen oftmals besonders an- Dipl. -Ing. Christian Becker, Geschäftsführer Servotecnica GmbH, Raunheim spruchsvolle Anforderungen in der Endanwendung erfüllen“, erklärt Dipl. -Ing. Christian Becker, Geschäftsführer von Servotecnica. Dazu gehören zum Beispiel eine hohe Effizienz und Flexibilität, um Produkte mit verschiedenen Maßen ohne Qualitätseinbußen zu verpacken und hohe Produktionsgeschwindigkeiten zu erreichen. Die Komplexität der Anwendungen führt zu einer hohen Sensordichte an den rotierenden Teilen der Paletten-Wickelsysteme. Zudem erfordert der Einsatz von Motoren mit integrierter oder anwendungsnaher Elektronik den Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Feldbussen und ethernetbasierten Kommunikationsprotokollen wie Ethercat, Profinet, Ethernet/IP, Sercos III und Powerlink, die alle im Hochfrequenzbereich liegen. Daher ist bei der Herstellung eines entsprechenden Schleifrings viel Erfahrung im Umgang mit den hochempfindlichen Signalen nötig. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, pneumatische und elektrische Bauteile in einem kompakten Gehäuse unterzubringen. „Eine weitere spezifische Herausforderung ist der hohe Durchsatz der Wickelmaschinen,“ so Becker weiter. Bis zur planmäßigen Wartung müssen die Schleifringe einen zuverlässigen und kontinuierlichen Betrieb sicherstellen. Da Wartungsarbeiten aufgrund der Einbauposition des Schleifrings aufwändig sind, ist die Ausfallsicherheit der Komponenten besonders wichtig. Hersteller von Palettier- und Wickelmaschinen setzen inzwischen anstelle einer Schleifringtechnologie mit Kohlenstoffgraphit- 28 DER KONSTRUKTEUR 2022/01-02 www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK Kontakten auf leistungsfähigere und kompaktere Metallkontakte, um die durch die Ethernet-Kommunikation benötigten hohen Frequenzen zu realisieren. Servotecnica entwickelt entsprechende einbaufertige Lösungen. Bei der Auswahl des Werkstoffs für die Schleifringe setzt der Hersteller auf vergoldete Bürsten und Ringe. Durch die spezielle innere Struktur des Schleifrings werden Störungen und Kopplungen minimiert. Im Ergebnis können die Schleifringe eine Ethernet-Kommunikation mit Geschwindigkeiten von 1 GB pro Sekunde realisieren. Beispiele hierfür sind Module der Serie SVTS C05 mit Hohlwelle und die gekapselte Variante SVTS A. GEKAPSELTE SCHLEIFRINGE FÜR EINEN STÖRUNGSFREIEN BETRIEB Die gekapselten Schleifringe ohne Hohlwelle der Baureihe SVTS A sind kompakt, leicht und lange haltbar und stellen absolut störungsfrei die elektrische Verbindung von bis zu 30 Einzelleitungen auf engstem Raum sicher. Bussignale, RF- und Videosignale können ebenso übertragen werden wie die elektrische DURCH DIE SPEZIELLE INNERE STRUKTUR DES SCHLEIFRINGS WERDEN STÖRUNGEN UND KOPPLUNGEN MINIMIERT Stromversorgung, analoge und digitale Sensorsignale oder Datenleitungen im Giga-Bit-Bereich. Die Baureihe SVTS A enthält kugelgelagerte Schleifringe mit robustem Kunststoffgehäuse. Bei Bedarf sind Varianten mit Aluminiumgehäuse erhältlich. Sie entsprechen der Schutzart IP51 oder optional IP67 und arbeiten in einem Temperaturbereich von - 20 bis + 80 °C. Der optimierte Schleifbahndurchmesser reduziert die Geschwindigkeit und erhöht so die Lebensdauer. Die hochwertige Goldbeschichtung der Laufbahn und des Abgreifers minimiert Störungen und sorgt für eine optimale Signalübertragung. Die Baureihe SVTS A 01 ist in den Größen 12, 22 und 25 mm erhältlich und mit bis zu 56 Schleifringbahnen für 2 A und 230 V lieferbar. HOHLWELLEN-SCHLEIFRINGE IN VERSCHIEDENEN BAUGRÖSSEN Die Module SVTS-C mit Hohlwelle sind mit einem Durchmesser von 3 bis 100 mm ausgeführt. Der Hersteller bietet 13 Modellreihen und verschiedene Baugrößen an. Die Ringe können neben elektrischen Signalen und Leistung auch Feldbusse und fluidische Leitungen integrieren. Schleifringe mit Durchgangsbohrungen sind vorteilhaft bei Palettier- und Wickelanwendungen aufgrund des technischen Leistungsprofils, der Haltbbarkeit, der kompakten Bauweise und der Schutzart – IP51 oder optional 01 02 auch IP65. Mit ihrer 38,1 mm starken Durchgangsbohrung können sie bis zu 48 2-A-Signalstromkreise, Leistungsspuren bis 15 A und Spannungen bis 600 V erreichen. „Natürlich gleicht keine Palettier- oder Wickelmaschine der anderen, da es verschiedene Hersteller gibt, die Anlagen mit unterschiedlichen Funktionen und Merkmalen anbieten,“ so Becker. „Daher ist es oftmals nicht möglich, einen Standardschleifring von der Stange zu beschaffen, der die Anforderungen der jeweiligen Anwendung komplett erfüllt.“ Für besondere Modifikationen sei es daher sinnvoll, einen spezialisierten Schleifringhersteller mit einer entsprechend angepassten Lösung zu beauftragen. Servotecnica mit entsprechender Fertigungskompetenz für Serienkomponenten und kundenspezifische Komplettpakete stellt verschiedene kombinierte Dreh übertrager her. Die Ausführung SVTS C 05 ist beispielsweise auch als Variante mit einem gesonderten Luftdurchgang erhältlich. „Unser Experten-Team“, so Becker abschließend, „stellt sicher, dass von der Kabellänge über die IP-Schutzklasse bis hin zu einem bestimmten Betriebstemperaturbereich alle Anforderungen in der Endanwendung erfüllt werden.“ Bilder: Servotecnica GmbH www.servotecnica.de 01 In den SVTS-C-Schleifringen können verschiedenste Signal- und Stromleitungen kombiniert werden 02 Die gekapselten Schleifringe ohne Hohlwelle der Baureihe SVTS A stellen störungsfrei die elektrische Verbindung von bis zu 30 Einzelleitungen sicher und erfüllen die Anforderungen moderner Palettier- und Wickelmaschinen www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2022/01-02 29
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