Die Seilzugsensoren sind voll integrierbar in Hydraulik- oder Teleskopzylinder.
Foto: Siko

Sensorik

Siko erweitert SGH-Serie

Mit der Technologie der SGH-Serie ist seilbasierte variabel Positionsmessung in Hydraulik und Teleskopzylindern möglich.

Mit den neuen Seilzugebern SGH25 und SGH50 erweitert Siko das Messspektrum der Serie, deren Messlängen jetzt insgesamt von 0 bis 5 m reichen. Möglich macht das ein seilbasiertes Funktions- und Konstruktionskonzept, das Sensorik, Elektronik und Mechanik vollständig in den Zylinder integriert. Dieses kompakte Design eignet sich nun auch für größere Zylinderhübe, die in Hydraulikzylindern und Teleskopzylindern von Baumaschinen, Landmaschinen oder in Nutzfahrzeugen vorzufinden sind. Dabei erfüllen die Sensoren eine zentrale Anforderung, wonach sich die Zylinderlänge durch den Einbau eines Sensors möglichst nicht vergrößern sollte.

Die Seilzuggeber im Vergleich

Während der SGH10-Seilzuggeber Messbereiche zwischen 0 und 1 m abdeckt, drängen der SGH25 und der SGH50 jetzt auch in größere Messbereiche vor. Mit Messlängen zwischen 0 und 2,5 m eignet sich der SGH25 für mittlere Hubwege, wohingegen der SGH50 mit Hublängen zwischen 0 und 5 m für Anwendungen mit relativ breiten Messbereichen zuständig ist. Um die Herstelleranforderung eines möglichst unveränderten Zylinderdesigns nach der Sensorintegration zu erfüllen, wurden beim SGH25 und beim SGH50 die größeren Trommeln, auf denen das Seil aufgespult ist, um 90° gekippt, so dass die Einbaulänge der drei Sensoren, trotz unterschiedlicher Messlängen, identisch sind.

Siko greift hier auf ein Know-how zurück, das aus über 30 Jahren Erfahrung in der Entwicklung und Produktion von Seilzuggebern besteht. Daraus hat sich eine Kernkompetenz entwickelt, die auch in den Aufbau der SGH-Technologie eingeflossen ist. Mit den zu 100 % von Siko selbst entwickelten SGH-Sensoren ist das Unternehmen im Besitz einer Sensortechnologie, die sogar in Kolbenspeichern und in Teleskopzylindern angewendet werden kann. Ihr kompaktes Design lässt sich vollständig und platzsparend in einen Zylinder integrieren.

Eigenschaften der Technologie der SGH-Serie von Siko

  • Sensoren mit beträchtlicher Flexibilität
    Die Technologie folgt einem innovativen Funktions- und Konstruktionskonzept. Anstatt auf Basis eines stangenbasierten Messprinzips basieren Sensoren 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 zu jeder Zeit möglich. Die zur Erkennung der Rotation eingesetzten Magnete werden durch die druckfeste Grundplatte der Sensoren von der Elektronik berührungslos abgetastet. Die Elektronik befindet sich vollvergossen auf der drucklosen Seite des Systems. Das komplette Messsystem ist also im Zylinder verbaut und somit optimal vor den äußeren Umgebungsbedingungen geschützt. Klarer Vorteil: Anders als bei extern am Zylinder montierten Messsystemen kann das Sensorsystem nicht beschädigt oder durch Umwelteinflüsse negativ beeinflusst oder gar zerstört werden.

  • Seitlicher Anbau für Spezialapplikationen
    Das seilbasierte Konzept ermöglicht neue Lösungen. Bei der Konstruktion von Gabelstaplern dürfen beispielsweise vorgegebene Fahrzeughöhen nicht überschritten werden, sollten dabei aber trotzdem über einen möglichst großen Hub verfügen. Diese Vorgaben löst Siko durch intelligente Delokalisierung des SGH-Sensors in einem seitlich um 90° zum Zylinder angebauten Gehäuse. Dadurch können sie „um die Kurve messen“ und sind hierdurch in nahezu jeden Zylinder integrierbar. Durch den einzigartigen seitlichen Einbau können Sensoren auch in nahezu unlösbaren Applikationen zum Einsatz kommen. Ob bei Applikationen bei denen keinerlei Hubverlust akzeptiert werden kann, extrem kleinen Kolbendurchmessern oder bei Zylindern mit mechanischer Endlagendämpfung.

  • Immun gegen Schock und Vibration
    Zu den externen Umwelteinflüssen gehören auch Schocks oder Vibrationen, die beispielsweise 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 das gesamte SGH-System zusätzlich das Hydraulikmedium als „Stoßdämpfer“ nutzen kann.
    Sensoren sind sehr robust und widerstandsfähig. Um dieses Qualitätsniveau dauerhaft zu halten, legt Siko größten Wert darauf, den produktspezifischen Trimm aller mechanischen wie elektronischen Sensor-Bauteile selbst durchzuführen und legt Kräfteverhältnisse, Federkennlinie oder Trommeldrehzahl deshalb selbst aus. Außerdem wurde für die Sensoren ein spezieller Gehäuse-Kunststoff entwickelt, der auch unter den extremsten Rahmenbindungen Bestleistungen erzielt und das gesamte System schützt. Zu diesen Qualitätssicherungsmaßnahmen zählt auch, dass SGH-Sensoren auf die Lebensdauer eines Zylinders ausgelegt und geprüft werden. Damit erfüllen die Seilwegaufnehmer die Qualitätsanforderungen namhafter Zylindermanufakturen und OEMs.

Seil statt Kolbenbohrung

Das innovative, seilbasierte Konstruktions- und Funktionskonzept der Technologie führt zu einer deutlichen Reduzierung der Systemintegrationskosten. Vergleicht man diese Sensoren mit dem Aufbau magnetostriktiver, wird deutlich: Für den Einsatz von magnetostriktiven Sensoren, bei welchen für jeden Zylinder eine andere Länge der Sensorstange notwendig ist, die exakt der Messlänge entspricht, muss eine mindestens ebenso lange Kolbenbohrung vorgenommen werden. Diese Bohrung ist bei der neuen Technologie nicht erforderlich.

Im Endergebnis wirkt sich die Einsparung dieses Fertigungsschrittes bei Sensoren positiv auf die Zylinderherstellungskosten aus, da sich Produktionszeiten verkürzen und die Kostenstellen „Kolbenbohrung“ und „Montage des Positionsmagnets“ vollständig entfallen. An diese Stelle tritt bei Sensoren das Seil, welches lediglich über ein kleines Gewinde am Kolbenkopf fixiert wird. So verfügt z. B. der SGH50 mit einem maximalen Hub von 5 m über das größtmögliche Einsparpotential. 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 Technologie werden Zylinderhersteller mit diesem Nachteil nicht konfrontiert.

Sensoren bieten Variantenvielfalt: Hier leistet die praktische Teach-in-Funktion wertvolle Dienste. Sie gehört in allen Versionen zur Grundausstattung und bietet einen hohen Funktions- und Bedienkomfort. Ein Sensor lässt sich auf beliebige Messlängen programmieren („einteachen“). Innerhalb des Messbereiches von 0 bis 1 m Meter, von 0 bis 2,5 m oder von 0 bis 5 m bildet diese intelligente Funktion alle Messlängen mit einem einzigen SGH-Sensor ab und reduziert somit die Variantenvielfalt für den Zylinderhersteller in beträchtlichem Umfang.

Um die Übertragung der Positionsinformation zu Maschinensteuerungen einer möglichst breiten Anzahl von Maschinen zu gewährleisten, verfügen SGH-Sensoren über eine hohe Schnittstellenvielfalt. So kann die SGH-Technologie entweder mit analoger Schnittstelle für die Messwertübertragung bezogen werden oder alternativ mit den digitalen Schnittstellen CANopen oder SAE J1939. Selbst sicherheitskritische Applikationen können mit CAT3- bzw. PLd-konformen Versionen (nach EN 13849) und redundanten analogen Schnittstellen, redundantem CANopen, redundantem SAE J1939 oder CANopen Safety bedient werden.

Schutzklasse IP69K

Auf Grund der vollständigen Systemintegration im Zylinder bieten diese Sensoren maximalen Schutz vor Umwelteinflüssen, wie Schmutz, Staub und Wasser. Das belegt die Schutzklasse IP69K. Deshalb wurden die Positionssensoren mit IP69K-konformen KV1H-Stecksystemen ausgestattet. Der modulare Charakter der universell eingesetzten KV1H-Verbindungen senkt Aufwand und Kosten sowohl in Herstellung, Service, Konstruktion als auch in der Logistik signifikant, da das KV1H-Stecksystem streckbar ist. Somit bleibt der Sensor auch für unterschiedliche Kabellängen oder Anschlussarten immer der gleiche.

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