Fachartikel vom 11/08/2012

Einsparpotential dezentraler Servoanwendungen erschließen

Intelligente Anbindung von M23-Hybrid-Steckverbinder und Kabel

Ein speziell für Hybridanwendungen ausgelegtes Rundsteckverbinder-System ermöglicht die Verkettung von dezentral angesteuerten Servomotoren und Lineareinheiten. Dadurch erschließen sich neue, wirtschaftliche Anwendungsmöglichkeiten in der Verpackungs- und Lebensmittelindustrie, an Liftsystemen, Robotern, Montagelinien und im Maschinenbau.

Egal in welcher Branche und auf welchem Kontinent – überall in der Automatisierung steigen Kostendruck und technische Anforderungen. Es muss immer günstiger produziert und dabei ein stetig wachsendes Datenaufkommen bewältigt werden. Da lohnt es sich, über dezentrale Servoanwendungen nachzudenken. Das Einsparungspotential liegt unter anderem in der deutlich geringeren Kabelmenge, den wesentlich kleineren Schaltschränken und dem geringeren Reinigungs- und Wartungsaufwand. Um diese Vorteile optimal nutzen zu können, bietet Intercontec ein kompaktes „All-in-One-System“: den Hybrid-Steckverbinder htec.

Passgenau und alles in einem

htec: Die kompakte „All In One“ Lösung für den dezentralen Einsatz. Mit geschirmten 2 x 2 Ethernet Element und berührungssicher eingebetteten Power-Kontakten. (Bild: Intercontec)

Um eine perfekte Abstimmung zwischen Kabel und Stecker zu erreichen, wurde htec von den Intercontec-Ingenieuren in enger Abstimmung mit führenden Kabelherstellern entwickelt. Das Ergebnis ist eine intelligente Hybridverkabelungslösung, die die Verkettung von dezentral angesteuerten Servomotoren deutlich vereinfacht. Die zum Betrieb benötigte Hilfsspannung, Leistungszwischenkreisspannung mit erhöhter Spannungsfestigkeit von 850VDC, EtherCAT-Bussignal und einem zusätzlichen Systemdiagnosebus sind in einem einzigen Kabel integriert. Das eröffnet neue, kompakte, aber sehr leistungsstarke Möglichkeiten für die dezentrale Ansteuerung oder Versorgung von Servomotoren.

Erfolgreich im dezentralen Einsatz

Robox S.p.A. in Catelletto Sopra Ticino, einer der führenden italienischen Hersteller für Steuerungen in der Robotikl und Automatisierungstechnik, setzt htec von Intercontec bereits erfolgreich bei dezentral angesteuerten Automatisierungslösungen ein. Daniele Delle Monache, Production Manager bei Robox S.p.A. wurde nach seinen Erfahrungen mit dem Hybrid-Steckverbindersystem befragt:

Siegfried Funk:

Wie und warum nutzen Sie den Steckverbinder in ihren dezentralen Anwendungen?

Daniele Delle Monache:

„htec wird von uns zur Verkettung von Servomotoren und Lineareinheiten eingesetzt. Je nach Anwendung ermitteln wir, wie viele Motoren wir benötigen. Abhängig von der Motorleistung und der Leitungsquerschnitte der Anschlussleitung ist dann die Verkettung dimensioniert. Die Anzahl der Motoren in der Kette ist ebenfalls stark von der Länge der Anschlussleitungen zwischen den Verbrauchern abhängig. Der Steckverbinder stellt eine absolut ausreichende Anzahl von Signal- und Busanschlüssen zur Verfügung. Er kombiniert Standardsignal- mit Feldbusanschlüssen. Hauptsächlich werden dabei die Feldbussysteme EtherCAT, PowerLink, Profibus und CanBus verwendet, prinzipiell ist jedoch jede Art von Feldbussystemen integrierbar. Die vier Leistungskontakte können je nach Bedarf mit standardmäßigen 560 V oder sogar mit 850 V betrieben werden.“

Siegfried Funk:

Wo werden die Anwendungen eingesetzt und wie leistungsfähig ist das System?

Schema: Daizy Chain (Bild: Intercontec)

Daniele Delle Monache:

„Bei einem Kunden mit Etikettiermaschinen arbeiten wir zum Beispiel mit bis zu 30 Motoren und einer Leistung von 400 bis 500 W in einer Kette. Bei einer Anwendung im Automotive Manufacturing sind es sogar 80 Motoren. Um zu verhindern, dass aufgrund der extrem langen Leitungslängen von 120 m zwischen den einzelnen Antrieben Streckenverluste bei der Signalübertragung und Stromversorgung auftreten, wurde das System in fünf Linien mit fünf Control-Systemen aufgesplittet. Eine Montagelinie für Verpackungen konnten wir mit mehreren Ketten von sieben bis acht Motoren à 2 kW ausstatten. Besonders stolz sind wir auf eine weitere Anwendung in der Verpackungsindustrie: was bisher nur mechanisch gelöst werden konnte, erledigen jetzt über einen Schleifring rotierende Lineareinheiten. Mehr kann ich an dieser Stelle zu dem Projekt nicht sagen, aber die Einsatzmöglichkeiten von Daisy-Chain-Anwendungen sind sehr vielfältig.“

Siegfried Funk:

Was heißt „dezentrale“ Ansteuerung und welchen Unterschied sehen Sie zu herkömmlichen Servoanwendungen?

Daniele Delle Monache:

„Anstatt jeden einzelnen Motor separat und aufwendig aus dem Schaltschrank zu verkabeln, verkettet unser Robox-System bis zu 80 Verbraucher miteinander. Jeder Motor ist mit einer integrierten Steuereinheit ausgestattet. Der erste Motor einer Kette ist mit dem Control-System im Schaltschrank verbunden. Danach werden nur noch einheitliche Verbindungsleitungen zum nächsten Motor benötigt.“

Siegfried Funk:

Welche Kosteneinsparungen bringen Ihnen die dezentrale Servoanwendungen und der Einsatz des Hybrid-Steckverbinders?

Daniele Delle Monache:

„Der Verkabelungsaufwand ist drastisch reduziert und Schaltschränke werden eingespart. Zudem sind bei htec sowohl Power, Signal und Feldbus in einer Hybridleitung integriert, was zusätzlich zur Halbierung der Kabelmengen führt. Ein Einsparungsbeispiel aus der Lebensmittelindustrie zeigt dies sehr eindrucksvoll: Wir konnten den Verkabelungsaufwand an einer Verpackungsanlage mit 1,2-kW-Motoren von bisher 2 x 250 m (= 500 m) Kabel für Signal- und Leistungsleitung auf einen Kabeltyp mit insgesamt 30 m Kabellänge reduzieren. Und aus zwei Schaltschränken mit je 2 m Breite und 2 m Höhe wurde einer in der Größe 50 cm x 50 cm. Das heißt die Anlagen werden kleiner und der Platzbedarf geringer. Der reduzierte Reinigungs- und Wartungsaufwand muss in diesem Zusammenhang auch angesprochen werden: Kleinere Schaltschränke und weniger verlegte Kabel bedeuten auch, dass sich kaum mehr Schmutz ansetzen kann.“

Siegfried Funk:

Wo liegen für Sie die Vorteile des htec gegenüber anderen Steckverbindern?

Daizy Chain mit Speedtec Schnellverschlüssen: Alle Verbindungsleitungen sind gleich konfiguriert (Bild: Intercontec)

Daniele Delle Monache:

„Vorteile sind die Möglichkeit der hohen Leistungsübertragung bis 30 A und 850 VDC, sowie die zusätzliche Integration von separat geschirmten Feldbusanschlüssen und Standard-Signal-Schnittstellen in ausreichender Anzahl. So können alle erforderlichen Anforderungen in einem einzigen Steckverbinder übertragen werden. Zudem ist das Ganze im kompakten Design eines Standard M23-Steckverbinders untergebracht, der im Markt etabliert ist und eine hohe Akzeptanz bei Servoanwendungen findet. Und weil htec sowohl mit Stiften als auch mit Buchsen ausgestattet werden kann, wird eine externe Input-/Output-Schnittstelle möglich. Das Besondere sind zudem die berührungssicher in den Isolierkörper eingebetteten Leistungskontakte, welche im Wartungsfall im abgesteckten Zustand bei eventuell auftretenden Kondensatorentladungen vor Stromschlag schützen. Bei vielfältigen Anwendungen der oft individuell gebauten Maschinen sind verschiedenste Abgangsrichtungen der Kabel erforderlich. So werden zum Beispiel gerne Servo- und Linearanwendungen in einer Anlage kombiniert. Großer Vorteil von htec ist die stufenlos ausgeführte Drehbarkeit des abgewinkelten Motorsteckverbinders. Der Anwender kann sich die gewünschte Abgangsrichtung des Kabels dauerhaft einstellen.

Der Schnellverschluss Speedtec ist zudem ideal für einen schnellen und sicheren Anschluss der Leitungen. Wir kennen keinen anderen Hersteller, der einen vergleichbar guten Schnellverschluss auf einem Hybridstecksystem bietet. Wo andere Anbieter bei ihren Stecksystemen auf Kunststoffgehäuse setzen, wird beim htec Wert auf Vibrationsfestigkeit und volle 360°-EMV-Schirmung in einem robusten Metallgehäuse gelegt. Dezentrale Lösungen werden zudem am Markt meistens viel größer angeboten, die Steckverbinder sind nicht drehbar und jeder Motor muss zusätzlich an eine Verteilerbox angeschlossen werden. Das ist dann auch nicht das, was wir unter einer dezentralen Anwendung verstehen.“

Siegfried Funk:

Wie gut lassen sich im Stecksystem Steckverbinder und Kabel miteinander verarbeiten?

Daniele Delle Monache:

„Man merkt, dass Stecksystem und Kabel genau aufeinander abgestimmt sind. Diese symbiotische Stecker-Kabel-Einheit erleichtert den Anschluss der Crimpkontakte, da bei der Verarbeitung kein Kreuzen der Einzellitzen erforderlich ist. Die vorteilhafte Kronenklemmung, welche die Zugentlastung und Abdichtung des Kabels mit der Schirmanbindung kombiniert, erleichtert zusätzlich den Anschluss der Leitungen."

Autor:

Siegfried Funk ist Produkt & Marketing Manager bei der Intercontec Produkt GmbH