ETHERCAT®-INTERFACE vereinfacht Integration von Seilzug-Encodern

17. August 2016

Perfekte Präzision am Prüfstand

Die Nencki AG aus Langenthal nimmt es bei ihren Drehgestell-Prüfständen ganz genau: Mithilfe von HighLine-Seilzug-Encodern BTF08 mit EtherCAT®-Schnittstelle und Displacement-Messsensoren der Produktfamilie OD werden in der Endkontrolle Prüfmerkmale wie Federwege und Radschulterabstände hochpräzise gemessen und protokolliert.

 

Nencki_test-stand

 

Aufgrund ihrer hohen Auflösung können sowohl die Displacement-Messsensoren OD Value und OD Mini als auch die Seilzug-Encoder BTF08 mit Ether-CAT®-Schnittstelle Abstände, Wege und Positionen im Bruchteil eines Millimeters genau erfassen. Der besondere Vorteil der EtherCAT®-Encoder aber ist, dass sie sich perfekt in die Beckhoff-Steuerung der Drehgestell-Prüfstände integrieren lassen. Dadurch spart Nencki nicht nur zusätzlichen Verkabelungsaufwand, sondern es gewinnt auch umfangreiche Diagnoseoptionen – und darauf legen viele Kunden Wert.

 

Prüfstande von Nencki – damit Züge und Straßenbahnen sicher unterwegs sind

 

Die Nencki AG ist ein Schweizer Familienunternehmen, das im Fahrzeug- und Anlagenbau tätig ist und in der Bahntechnik zu den weltweit führenden Anbietern von Prüfständen für Drehgestelle zählt. „Die Prüfstände werden bei Rollmaterialherstellern sowie Wartungs- und Instandsetzungsbetrieben von Bahnen, Nahverkehrsbetrieben und Metros eingesetzt. Dort prüfen sie Radlasten und die Geometrie von neuen, reparierten oder gewarteten Drehgestellen auf jeweils spezifische Anforderungen hin und stellen sie entsprechend ein“, erläutert Josef Bieri von SICK in Stans, der als Account Manager das Projekt begleitet hat. Hierzu simulieren Hydraulikzylinder verschiedene Fahrzeuggewichte und die Kräfte, die in der Fahrt, in Kurven oder bei Seitenwind auf die Drehgestelle einwirken. Eine korrekte Justierung z. B. der Distanzen, Abstände und der Parallelität von Achsen, von Radpositionen und -ausrichtungen, von Federwegen und anderen Parametern optimiert den Fahrkomfort und minimiert Verschleiß sowie Betriebskosten. Und stellt vor allem sicher, dass Züge und Bahnen zuverlässig in der Gleisspur bleiben. Die Mess-, Toleranz und Einstelldaten, z. B. bei der Messung der Radschulterdistanz mit Displacement-Messsensoren, werden protokolliert und können jederzeit rückverfolgt werden.

 

Primärfederprüfung mit Seilzug-Encodern von SICK

 

Der Seilzug-Encoder BTF08misst die Veränderung der federwege mit einer Genauigkeit von +- 0,1mm

Der Seilzug-Encoder BTF08misst die Veränderung der federwege mit einer Genauigkeit von +- 0,1mm

Die Drehgestell-Prüfstände, z. B. das Modell NBT Coach für Wartungswerkstätten von Metros, der Schweizer Bundesbahn SBB oder Hochgeschwindigkeitszügen bis 350 km/h, entwickelt Nencki aus einem modularen Baukasten und rüstet sie den spezifischen Anforderungen  des Kunden entsprechend aus. Eine der wichtigsten Funktionen ist die Ermittlung und Einstellung der gleichmäßigen Lastverteilung auf jedes Rad. Dazu wird laut Stephan  Gudde von Nencki an jedem Rad die Last gemessen  und insgesamt vier HighLine-Seilzug-Encoder BTF08 von SICK ermitteln den Primärfederweg.  Der Windungsmechanismus ist in einem robusten Metallgehäuse  untergebracht. Schmutzabweisende Bürstenvorsätze am Seileingang verhindern das Eindringen von Staub und Schmutz. Der Encoder als wegmessendes Element ist per Servoflansch außen auf die Welle der Seilzugtrommel aufgesteckt.  Zur Prüfung der Primärfederung werden die BTF08 am Rahmen des Prüfstands mit Magneten fixiert. Im oberen Bereich des Drehgestells nehmen Stangen die Seilöse des Encoders auf.  Während des Prüfvorgangs misst der Seilzug-Encoder als jeweiliges Distanz- oder Höhenmaß die Veränderungen der Federwege, die die einwirkenden Kräfte verursachen. Die erforderliche Genauigkeit  beträgt ± 0,1 mm. Aus den Messergebnissen  von Federweg und Radlast wird automatisch errechnet, ob die Primärfederung eines jeden Rads korrigiert  werden muss. Entfernen oder Hinzufügen  von sogenannten Beilagscheiben machen die Federung entsprechend härter oder weicher. Die erforderliche Höhe der Beilagscheiben wird am Bildschirm des Prüfstands angezeigt.

 

Schnittstellenkompetenz von SICK bei Encodern

 

Während sich die beschriebene Messanordnung bereits in zahlreichen Prüfständen bewährt hat, suchte Nencki gleichzeitig nach einer Encoder-Lösung, die sich direkt in die Beckhoff-Steuerung integrieren lässt. „Hier konnten wir dank des breiten Schnittstellen-Portfolios bei Encodern die passende Lösung mit EtherCAT®-Schnittstelle anbieten“, sagt Carell Gerig, Application Engineer bei SICK in Stans. Tatsächlich unterstützt das Portfolio von Single- und Multiturn-Encodern sowie Motor-Feedback-  Systemen von SICK aktuell mehr als ein Dutzend Schnittstellenstandards, die in der industriellen Kommunikation maßgeblich sind. Das Spektrum reicht von Inkrementalschnittstellen über eigenentwickelte Interfacetechnologien  wie SSI, HIPERFACE® oder die One Cable Technology HIPERFACE DSL® sowie Feldbussysteme für die Fertigungsautomatisierung wie DeviceNet, PROFIBUS, CANopen. Dazu kommen Ethernet-basierte Feldbusse wie EtherNet/IP, PROFINET  – und eben EtherCAT®. Für Nencki bedeutet der Einsatz der Seilzug-Encoder BTF08 mit EtherCAT®-Schnittstelle eine deutliche Reduzierung des Integrationsaufwands. „Wir benötigen keine separate Verkabelung mehr“, erläutert Stephan Gudde. „Hinzu kommt, dass die Programmierung der Encoder  direkt in die Konfigurationsoberfläche der Steuerung eingebunden ist, was die Einstellung doch sehr erleichtert und beschleunigt.“ Darüber hinaus eröffnet die Feldbusanbindung umfangreiche Diagnosemöglichkeiten, mit denen sich die Ausfallsicherheit der Encoder und damit der Prüfstände weiter optimieren lässt. „Wir können z. B. die Temperatur im Encoder überwachen“, erläutert Josef Bieri. „Beim Erreichen vorgegebener Minimal- oder Maximalwerte weist der Encoder die Steuerung direkt auf möglicherweise kritische Betriebszustände  hin.“ Als weitere Parameter lassen sich über die Feldbusschnittstellen auch die Betriebsstunden, programmierbare Positionsgrenzwerte sowie Geschwindigkeiten  und Drehzahlen in die Diagnose mit  einbeziehen.

 

Displacement-Messsensoren im Einsatz

Displacement-Messsensoren im Einsatz

 

 

 

 

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