2018

Schleifringübertrager für Verpackungsmaschinen von DEUBLIN

Drehdurchführung SCRElektrische Schleifringe bzw. Schleifringübertrager ermöglichen die Übertragung von Leistungs- und Datenströmen von einem stationären Bauteil zu einem rotierenden, daher werden sie häufig auch „elektrische Drehdurchführungen“ genannt.

Sehr häufig werden Schleifringe bei sogenannten Runddrehern verwendet. Diese werden bei Abfüllern von Lebensmitteln oder Getränken, aber auch beim Verpacken von Baustoffen wie Zement o.ä. genutzt. Die Einsatzstellen finden sich zudem in vielen weiteren Maschinen, wie z.B. Etikettiersystemen.

Im Zuge beständig komplexerer Aufgaben in Verpackungsmaschinen und -linien bezüglich Automatisierung, Prozessvisualisierung, analoger oder digitaler Sensordaten, Zustandsbedingungen und Leistungsströme sowie der Vernetzung der Anlagen, kommt den Schleifringübertragern ein steigender Stellenwert zu.

Zwei Aspekte lassen die Datenmengen zusätzlich ansteigen:

Zum einen die Vorgaben zu Serialisierung, Rückverfolgbarkeit durch den gesamten Produktionsprozess bis in die Lieferkette.

Zum zweiten die Aufgabe, die Anlagen fit zu machen für Industrial IoT bzw. Industry 4.0.

Gefordert sind daher höhere Datenübertragungsraten bei hohen Bandbreiten sowie die Beherrschung schneller Datenprotokolle wie Ethernet.

Für Verpackungssysteme im Bestand kann das durch Nachrüstung mit passenden Schleifringübertragern oder direkt bei der Konstruktion neuer Verpackungsmaschinen, -systeme oder gesamter Linien realisiert werden.

Die Lösung dieser Aufgaben für den Verpackungssektor liegt jedoch nicht im lapidaren „ich baue dann da mal einen Schleifring ein“ – dazu ist die Materie zu komplex.

Situationsdarstellung VerpackungsindustrieVerschiedene Faktoren aus der Anwendung fließen ein, um die passende, qualitativ hochwertige und vor allem zukunftsfähige Komponente zu finden:

Einfluss nehmen z.B. die HF-Abschirmung, die Verarbeitung von gemischten Signalen, Kontaktwiderstand sowie Betriebstemperatur, Umgebungsbedingungen hinsichtlich IP-Schutzklasse und Vibration. Und letztlich spielen das Führen weiterer Medien, wie beispielsweise Luft, und Beschränkungen im Einbauraum ebenfalls eine große Rolle.

Die elektromagnetische Störung (EMI) ist eine der größten Herausforderungen bei hohen Bandbreiten. Durch die Vernetzung mit dem Internet müssen Ethernet-Signale zusammen mit dem Strom über die Schleifringe übertragen werden. Diese Signale können sehr empfindlich auf externe elektrische Störungen reagieren.

Um darüber hinaus die Datenintegrität zu maximieren, ist das elektrische Bürstenrauschen zu beachten – eine Kennzahl für den Kontaktwiderstand eines jeden elektrischen Kanals, wenn sich der Schleifring dreht. Hinzu kommt die Qualität der Datensignalübertragung gemessen in verlorenen Paketen pro Million.

Drehdurchführung SRDHier bringt nun DEUBLIN als Hersteller der klassischen Drehdurchführung als auch der Schleifringübertrager mittlerweile 70 Jahre Erfahrung ein und stellt seine neuesten Baureihen, die Serien SRC und SRD als Lösung vor.

Während SRD mit vorgegebener Kanalbelegung am Flansch und höherer Standardisierung aufwartet, womit viele Anwendungen im Verpackungssegment bereits realisiert werden können, setzt die Serie SRC auf den modularen, individualisierbaren Grundaufbau, über den variable Kanalzahlen und Durchgangspunkte ermöglicht werden.

Beide Serien können durch die DEUBLIN Kontakttechnologie digitale und analoge Signale in beiden Drehrichtungen mit bis zu 100 Mbit übertragen. Die IP65 geschützten Gehäuse lassen den Einbau in vertikaler oder horizontaler Lage auch in schmutzigen Umgebungen zu.

Umfangreiche Optionen wie Heizwiderstand gegen Kondensation bei niedrigen Temperaturen, Verdrehsicherungen, Plug & Play-Verbindungen sowie kundenindividuell anpassbare Stecker, Flansche oder auch Kabelenden lassen Adaptionen für die Aufgaben im Verpackungsbereich zu.

Drehdurchführung SRDSelbstverständlich gibt es auch Unterschiede bei den Schleifringserien: Bei der SRD-Serie liegen je nach Modell die Ringzahlen bei maximal 32 bzw. 66.

Die SRC-Serie erreicht hingegen ihren maximalen Ausbau mit 99 Ringen.

Je nach Konfiguration von Ring und Bürsten sind hier Ströme von 1–60 A pro Ring möglich.

Die Grundlage der Produkte bilden dabei Baublöcke aus bewährten und qualifizierten Komponenten sowie erweiterten HF- und EMI-Techniken, um eine hohe Datenintegrität zu gewährleisten.

Übrigens: Für die Produktlinie der Schleifringübertrager gelten bei DEUBLIN die gleichen Prinzipien wie bei den klassischen Drehdurchführungen: Höchste Qualität und 100 % getestet, bevor eine Einheit in der Praxis zum Einsatz kommt.

Infografik: Übertragungsanforderung elektrische Schleifringe

Fazit:

Egal, ob es um den reinen Schleifringübertrager oder die Kombination mit klassischer Drehdurchführung geht, ist es immer ratsam, sich mit Fachleuten zu diesem Thema zusammenzusetzen und sich beraten zu lassen, um zukunftsfähige Lösungen zu etablieren.

Drehdurchführung für Druckluft und mehr – DEUBLIN Serie 1005

Die Drehdurchführung aus dieser Serie ist seit Jahrzehnten ein fester Bestandteil des DEUBLIN-Programmes und wurde, wie alle anderen Drehdurchführungen, kontinuierlich weiterentwickelt.

Ein Einsatzbereich dieser Drehdurchführung ist die dynamische Reifendruckregelung bei Nutzfahrzeugen während des Betriebes.

Landwirtschaftliche mobile Maschinen wie Traktoren oder Mähdrescher, aber auch Baufahrzeuge, fahren über verschiedene feste, unterschiedlich verdichtete sowie unterschiedlich empfindliche Untergründe. Beispiele sind Wiesen, Äcker, Waldboden, Sand, Lehmboden, Schotter oder Asphalt.

Da die Maschinen immer größer und schwerer werden, ist „ein Luftdruck für alle Aufgaben“ nicht mehr zeitgemäß und definitiv nicht energieeffizient. Bodenschonung im Feld sowie Sicherheit und Reifenbe-triebsdauer auf der Straße stehen sich fast diametral gegenüber.

So vergrößert ein niedriger Reifendruck auf dem Feld die Reifenaufstandsfläche und vermindert in der Folge die Spurtiefe und damit den dieselzehrenden Bulldozingeffekt. In dieser Form werden Verdichtungen des Bodens vermieden, so dass ein gleichmäßigerer Pflanzenbestand, bessere Ernte und optimierte Bearbeitung für die Folgefrucht erreicht wird. Darüber hinaus kann Regenwasser schneller versickern, was Bodenerosion und Hochwasser vorbeugt.

Auf der Straße hingegen erzielt ein höherer Reifendruck, gerade bei mehr Geschwindigkeit, eine längere Reifenbetriebsdauer, weniger Rollwiderstand und größere Sicherheit beim Lenken und Bremsen. Die Folge sind geringere Kosten und verminderter Treibstoffverbrauch.

Daher wird angeraten, den Luftdruck in der Bereifung jeweils auf die Erfordernisse abzustimmen, wobei die Lasten der Anhänger oder Anbaugeräte und der jeweiligen Bearbeitung sowie der zu erwartende Schlupf heute in die Parametrierung mit eingehen. Als Faustformel gilt: „So wenig Luftdruck wie möglich und so viel Luftdruck wie nötig.“

So werden auf dem Feld 0,5 bis 1,2 bar Druck gefahren, auf der Straße liegen die Werte bei 2 bis 2,5 bar.

Allerdings wäre es recht arbeitsaufwändig, zu jedem Wechsel im Untergrund händisch den Luftdruck anzupassen, vor allem, weil Feldbearbeitung und Transportaufgaben häufig abwechseln. Diese Aufgabe übernimmt die dynamische Reifendruck-Regelungsanlage, die in verschiedenen Bauformen verfügbar ist: zur Nachrüstung oder bereits vollintegriert ab Fahrzeughersteller. Das Ziel ist, vom Fahrersitz aus per Knopfdruck oder Touchscreen-Funktion den Reifendruck im laufenden Betrieb unter Rotation zu adaptieren und so das Fahrzeug zu optimieren.

Vorteile/Nachteile eines Ein-Kreis- oder Zweikreissystems wollen wir an dieser Stelle nicht bewerten, fest steht aber, dass zur Versorgung mit Druckluft eine Schnittstelle zwischen den Zuleitungen und dem rotierenden Reifen benötigt wird. Dies lässt sich z.B. durch den Einsatz einer Drehdurchführung der Serie 1005 von DEUBLIN realisieren. Diese Drehdurchführung nimmt auf Stator-Seite die Druckluft vom Kompressor aus der Druckluft-Rohrleitung an und leitet sie mittels Rotor ins drehende Rad.

Im Nachrüstbereich wird dazu häufig eine externe Anbauform gewählt, bei der die Drehdurchführung auf die Vorderkante der Achsnabe aufsetzt. Durch die Kompaktheit dieser Drehdurchführung sind aber ebenfalls In-Achs-Konstruktionen machbar, bei denen der Verteiler in der Achse versenkt wird und nur das Anschlussgewinde vorragt. Da die Pressung der Abdichtelemente in der Drehdurchführung auf dem Prinzip der sogenannten „entlasteten Gleitring-Dichtung“ fußt, wirken die Druckluftkräfte nicht auf die Dichtung, sondern nur die definierten Stell-/Rückstellkräfte. Damit wird eine lange Lebensdauer durch geringen Verschleiß erzielt.

Doch eine 1005er Drehdurchführung kann mehr als nur Druckluft ans Ziel bringen. Sie wird ebenfalls im Bereich der spanenden Fertigung eingesetzt, wo sie in Bearbeitungszentren die Versorgung mit Druckluft und/oder Hydraulik sicherstellt und sogar Vakuum führen kann. Eine typische Aufgabe ist hier das Spannen und Lösen von Werkstücken.

Mit den technischen Basis-Parametern von bis zu 10 bar Luftdruck, bis zu 70 bar Hydraulik und 7 kPa Vakuum in kompakter und leichter Bauweise ist diese Drehdurchführung ein echtes Multitalent, deren Drehzahlbereich bis 3500 min-1 im Standard und 10.000 min-1 bei Sonderbauformen reicht. Darüber hinaus sorgen verschiedene Gleitringpaarungen, wie Kohlegraphit, Werkzeugstahl, Keramik oder Siliciumcarbid für den optimalen Betrieb, eine lange Lebensdauer und geringen Wartungsaufwand.

Für besondere Aufgabenstellungen oder andere Parameter besteht die Möglichkeit, zusammen mit dem Hersteller-Engineering bei DEUBLIN auch kundenspezifische Lösungen zu erarbeiten, so z.B. für höhere Temperaturen, andere Drücke und Drehzahlen, mit Spezialmaterialien für den Rotor und weiteres.
Somit zeichnen sich Drehdurchführungen der Serie 1005 als relevante Lösung für eine Vielzahl an Aufgaben, nicht nur bei Druckluft, aus.

Das KSS-Seminar

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