GPS für Zylinder

Mathias Roth - Der Branchenmanager Mobile Automation bei Siko, erläutert im Interview, was die SGH-Technologie für Hydraulik- und Teleskopzylinder auszeichnet und was ihre Vorteile im Vergleich zu anderen Positionssensor-Systemen sind.

02. September 2019
GPS für Zylinder
(Bild: Siko)

Herr Roth, können Sie kurz zusammenfassen, was die SGH-Technologie ausmacht?

Die SGH-Technologie ist eine exklusive Sensor-Technik zur Positionsmessung von Hydraulikzylindern, Teleskopzylindern oder Kolbenspeichern. Sie basiert auf Seilzuggebern, die sich vollständig in Zylinder integrieren lassen.

Aus diesem seilbasierten Konzept der von uns entwickelten SGH- Sensoren leiten sich weitere Vorteile ab. So decken unsere SGH-Sensoren ein sehr breites Anwendungsspektrum sowie ganze Messbereiche ab. Selbst bei der Immunität gegen Schock und Erschütterung ragt die SGH-Technologie mit Bestwerten heraus. Aufgrund des seilbasierten Funktionsprinzips sind SGH-Sensoren darüber hinaus weltweit die einzigen integrierten Positionssensoren, die auch in Teleskopzylindern eingesetzt werden können.

Welche Herausforderungen gab es bei der Entwicklung der Technologie zu bewältigen?

Sensorik-Lösungen, die für Hydraulikzylinder bestimmt sind, sollten vor allem nicht die Länge eines Zylinders beeinflussen. Das heißt, durch den Einbau eines solchen Sensors sollte die Länge des Zylinders möglichst nicht anwachsen oder schrumpfen.

Um diese Anforderung zu erfüllen, nutzen wir die SGH-Hubmesstechnologie. Sie verfolgt einen anderen Ansatz als mit stangenbasierter, induktiver oder hallbasierter Technologie betriebene Messsysteme. Zur Erfassung des Hubs oder der Verfahrgeschwindigkeit setzen die SGH-Systeme eine flexible Seilzugmechanik ein, die direkt im Zylinder verbaut ist.

Wie genau funktioniert das?

Das Seil der Seilzugmechanik wird in den Kolbenkopf gehängt. Wenn der Zylinder ausfährt, wird das auf einer Seiltrommel aufgewickelte Seil ausgezogen. Dabei dreht sich die Trommel; es entsteht eine Rotation. Diese Drehbewegung wird von der Sensorelektronik erfasst und in einen linearen Positionswert umgerechnet. Dadurch ist eine exakte und absolute Positionserfassung des Zylinders zu jeder Zeit möglich. Elektronik, Mechanik und Sensorik sind dabei vollständig im Zylinder verbaut und deshalb vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt. Das ist ein klarer Vorteil zu Zylinder-externen Sensoren, da auf diese Weise das gesamte Sensorsystem nicht beschädigt, durch Umwelteinflüsse negativ beeinflusst oder gar zerstört werden kann. Daher besitzt die SGH-Serie auch die Schutzklasse IP69K.

Wofür steht Schutzklasse IP69K?

Die Schutzklasse IP69K gewährleistet den allerhöchsten Schutz gegen externe Einwirkungen. Dazu zählen etwa Substanzen wie Wasser, Schmutz oder Staub. Die Anforderungen dieser Schutzklasse sind so hoch, dass Mechanik und Elektronik eines SGH-Seilzuggebers die Kraft eines Hochdruck-Wasserstrahls aushalten müssen, ohne dass Flüssigkeit oder andere Substanzen in das Sensor-Innen- leben eindringen können.

Wie sieht es mit der elektromagnetischen Verträglichkeit aus?Das ist ein wichtiger Aspekt. Weil bei mobilen Maschinen die Sensoren über das Bordnetz versorgt werden und diese, anders als bei stationären Maschinen, deutlichen Schwankungen und anderen externen EMV-Einflüssen unterliegen, müssen sie eine sehr hohe elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen. Sie schützt vor Spannungsspitzen, vor unerwarteter Ent- oder Überladung, die infolge externer Spannungsimpulse, denen diese Maschinen ausgesetzt sind, in Erscheinung treten könnten.

Welche Schnittstellen werden angeboten und wie sieht es mit Safety-Varianten aus?

Unsere Sensoren verfügen wahl- weise über die marktüblichen analogen Schnittstellen, eine CANopen-Schnittstelle oder alternativ über eine SAE-J1939- Schnittstelle. Für sicherheitskritische Anwendungen stehen redundante Ausführungen dieser Schnittstellen sowie eine CAN- open-Safety-Schnittstelle zur Verfügung. Diese Varianten der SGH-Sensoren können in Anwendungen bis Performance Level d eingesetzt werden.

Wie sieht es mit den Kosten für die Systemintegration im Zylinder sowie der Logistik und Lagerhaltung aus?

Das Konzept der SGH-Sensoren mündet in eine wirtschaftlich sehr vorteilhafte Situation bei den Integrationskosten der SGH-Technologie. SGH-Sensoren verfügen über keine feste Sensorstange, die in konventionellen Systemen vollständig im Kolben versenkt werden muss.

Der seilbasierte Aufbau der Seilzuggeber ist daher weniger kostspielig, weil er keine zusätzliche Kolbenbohrung erfordert. Dagegen wird das Seil der SGH- Technologie nur an einem kleinen Gewinde am Kolben montiert. Weiterhin ist die Logistik und Lagerhaltung für SGH-Sensoren eine vernachlässigbare Größe im Vergleich zu stangenbasierten Messsystemen. Stellen Sie sich vor, Sie sind Hersteller von fünf Meter langen Hydraulikzylindern.

Bei einem stangenbasierten Messsystem wäre ein rund fünf Meter langer Sensor zu transportieren und zu lagern. Im Vergleich hierzu wäre unser SGH50 nicht nur schnell und einfach zu verschicken, sondern auch mit geringem Aufwand zu lagern, zu befördern und im Produktionsprozess zu verarbeiten. Es gilt die Regel: Die Höhe der Einsparungen wächst mit dem Messweg. Außerdem sind SGH-Sensoren als einzige weltweit in Teleskopzylindern einsetzbar.

Wo werden die Positionssensoren der SGH-Serie noch eingesetzt?

Anwendungsbereiche sind überall dort zu finden, wo Bewegungsabläufe von Zylindern kontrolliert und optimiert werden sollen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf Nutzfahrzeugen. Dort werden die Seilzugwegaufnehmer in Hydraulik- und Teleskopzylindern von Baumaschinen, Landmaschinen oder Forstmaschinen integriert. Ein weiterer Einsatzbereich sind aufgrund ihrer exzellenten Kompaktheit Kolbenspeicher. Die Sensoren können dort im Gasbereich des Kolbenspeichers platzsparend installiert werden.

Erschienen in Ausgabe: 05/2019

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