KEM Konstruktion Mobile Maschinen 2017

AUTOMATISIERUNG

AUTOMATISIERUNG ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK Mobile Maschinen: Hohe Anforderungen an Sensorik „Sensoren müssen einfach sein und präzise arbeiten“ Den anspruchsvollen Anforderungen aus dem Agrarbereich und der Forstwirtschaft gewachsen, sorgt Positions- und Bewegungssensorik für eine sichere und präzise Funktion der Maschinen. Markus Brunner, Global Industry Manager Mobile Automation bei der Fritz Kübler GmbH in Villingen-Schwenningen, erklärt im Gespräch mit KEM Konstruktion, welche Aufgaben Drehgeber und Neigungssensoren in Land- und Forstwirtschaftsmaschinen erfüllen. Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur KEM Konstruktion KEM Konstruktion: Eine der Kern-Branchen von Kübler ist die mobile Automation. Die Anforderungen in diesem Segment sind hoch, insbesondere auch im Agrarbereich und in der Forstwirtschaft. Können Sie näher erklären, welche Anforderungen Sie in diesem Umfeld erfüllen müssen? Markus Brunner: Die Anforderungen für den Bereich Mobile Automation, unabhängig davon, ob es sich um Land- und Forstwirtschaftsmaschinen, Baumaschinen, Krane oder Feuerwehrfahrzeuge handelt, sind im Allgemeinen ähnlich und hoch. Solche Maschinen arbeiten im Außenbereich und sie sind unterschiedlichsten Witterungsbedingungen ausgesetzt wie Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen oder Verschmutzungen. Insbesondere Land- und Forstmaschinen unterliegen einer starken Verschmutzung und müssen auch immer wieder dementsprechend gereinigt werden. Die eingesetzte Sensorik muss also sowohl den Schmutz als auch die Reinigung mit einem Dampfreiniger aushalten können. Unsere Sensoren sind genau für den Einsatz in solch anspruchsvollen Umgebungen konzipiert und sorgen in mobilen Maschinen für Standsicherheit. Sie verfügen über eine hohe IP-Schutzklasse und trotzen allen Bedingungen im Umfeld von Staub, Straßensalz, Nebel und Regenwasser, direkter Sonne und eisigen Temperaturen. det in diesem Bereich Drehgeber zur Drehzahlüberwachung oder auch zur Positionierung. Dann Seilzugsensoren für lineare Positionierungen etwa in Erntemaschinen. Ein großes Thema sind zudem Neigungssensoren, denn wenn eine Maschine ein Überwachungssystem hat, das über die reine Lastüberwachung hinausgeht, überwachen Neigungssensoren an dieser Stelle die Nivellierung. Solche Sensoren sind bei Land- und Forstwirtschaftsmaschinen immer im Einsatz. Der Grund dafür ist, dass sie an schrägen Flanken entlangfahren oder gerade im Forstbereich etwa an Hängen im Gebirge tätig sind. Deshalb werden Sicherheitssysteme benötigt, um ein Umkippen der Fahrzeuge zu verhindern. Auch beim Holz beladen benötigt man neben der Lastüberwachung die Kontrolle der Fahrzeugnivellierung. Ein neueres Feld für uns ist, dass wir gerade in der Forstwirtschaft unsere Schleifringe einsetzen. So setzt man zum Beispiel elektrische Schleifringe in sogenannten Holzvollerntern ein, um Signale aus drehbaren Fahrerkabinen oder Harvester Heads in den unteren Fahrgestellbereich übertragen zu können, da hier einiges an Sensorik sitzt. KEM Konstruktion: Sie haben unterschiedliche Produkte und Lösungen für Land- und Forstwirtschaftsmaschinen im Angebot. Welche Kübler-Produkte kommen hier zum Einsatz? Brunner: Bei Land-und Forstwirtschaftsmaschinen findet man nahezu alle Produkte der Positions- und Bewegungssensorik. Und Kübler bietet hier ein umfangreiches Lösungsportfolio an. Man fin- „Nach oben hin muss ein Hersteller heute einfach flexibel sein, je nachdem, welche Anforderungen zu erfüllen sind.“ Bild: Gillar/Konradin Mediengruppe Markus Brunner, Global Industry Manager Mobile Automation,Kübler 58 K|E|M Konstruktion MOBILE MASCHINEN 2017

ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK AUTOMATISIERUNG KEM Konstruktion: Welche Aufgaben erfüllen beispielsweise Ihre Drehgeber in diesen Maschinen? Brunner: Ein Anwendungsbeispiel für Drehgeber ist ein stufenloses CVT-Getriebe in Traktoren. Dabei handelt es sich um einen absoluten optischen Drehgeber, eine kundenspezifische Entwicklung, also keine Branchen- oder Anwendungsentwicklung, die für viele Maschinentypen geeignet ist. Alle Traktorhersteller haben Stufenlos-Getriebe für ihre Premium-Maschinen im Einsatz, deren Regelung mittels unterschiedlicher Technologien erfolgt. Anders als bei Automatikgetrieben in PKW sind diese Getriebe komplett stufenlos. Und bei diesem Kunden war es so, dass er für die Regelung einen elektrischen Aktuator beziehungsweise einen Servomotor nutzt. Man nennt das auch Smart Actuator, also einen Elektromotor mit Getriebe. Und in diesem System ist ein hochgenauer optischer Drehgeber von uns verbaut. Der Endkunde hatte hier dem Antriebstechnikunternehmen Kübler als Drehgeberhersteller vorgeschlagen, weil er mit uns gute Erfahrungen gemacht hatte. Kübler hat dann das Produkt speziell für den Hersteller der Antriebe entwickelt. Bei solch einer kundenspezifischen Entwicklung geht es um hohe Stückzahlen, was den Traktorenmarkt für uns attraktiv macht. Der Drehgeber ist für die Motorregelung zuständig, weil man hier sehr fein auf den kleinsten Winkelbereich regelt, damit der Traktor eine exakte Abstimmung in seinem Stufenlos-Getriebe hat. Andere Drehgeber aus unserem Programm wie der Sendix M36 oder der Sendix 5000 werden typischerweise weniger am Traktor selbst, sondern zum Beispiel an Anhängern oder Ernte- und Sähmaschinen eingesetzt. Wir haben Drehgeber, die werden in Kartoffelsetzmaschinen eingesetzt, die stark automatisiert arbeiten und daher müssen Geschwindigkeiten und Positionen überwacht werden. Dabei dienen diese Drehgeber als Feedback- Systeme. Der Sendix 5000 etwas misst die Fahrgeschwindigkeit des Traktors. Denn das Fahrzeug fährt mal schneller und dann wieder langsamer, die Setzabstände müssen aber immer gleich sein. Es gibt im Bereich der Lauchernte ganz spezielle vollautomatisierte Maschinen – kein Massenmarkt – da werden Drehgeber von Kübler zur Positionierung eingesetzt. Denn der Lauch wird geerntet, der Dreck abgeschüttelt und dann befördert man die Pflanze in Aufbewahrungsboxen. Und bei dieser Arbeit wird positioniert. KEM Konstruktion: Ebenfalls in Land- und Forstmaschinen verwendet man Kübler-Neigungssensoren. Welche Funktion haben diese Bauteile? Brunner: In Forstmaschinen findet man immer Neigungssensoren, da diese in unwirtlichem Gelände unterwegs sind, wie im Wald, in den Bergen etc. Zudem haben diese Maschinen Lastüberwachungssysteme, die die Lasten messen, die die Maschinen aufnehmen, denn zum Beispiel bei der Holzaufnahme darf man das Fahrzeug nicht überlasten. Überwachung ist aber nur eine Funktion, der Sensor muss auch einen Alarm auslösen, wenn die Maschine einen kritischen Winkel überschreitet und die Standsicherheit nicht mehr gegeben ist. Es handelt sich ja um ein dynamisches System daher muss die Fahrgestellnivellierung kontinuierlich während des Fahrens überwacht werden. Da geht es um Lastüberwachung und Umkippschutz. Bild: Kübler Neigungssensoren kommen bei Land- und Forstwirtschaftsmaschinen immer zum Einsatz. Sie dienen der Kontrolle der Fahrzeugnivellierung KEM Konstruktion: Welche Rolle spielt Industrie 4.0 im Bereich mobiler Maschinen und wie reagiert Kübler auf die neuen Herausforderungen durch die Digitalisierung? Brunner: Im Bereich der mobilen Automation geht der Trend bei Sensoren in mobilen Fahrzeugen eher dahin, dass sie einfach sein sollen, reduziert auf das, was sie tun sollen. Nämlich eine Position erfassen oder eine Neigung überwachen, sicher und zuverlässig. Sensoren mit OPC-UA-Schnittstelle, die in die Cloud kommunizieren, sehe ich in der mobilen Automation auf absehbare Zeit nicht. Digitalisierung ist allerdings ein anderes Thema. Es gibt zwar immer noch analoge Sensoren für viele unterschiedliche Aufgaben in der mobilen Automation, aber es gibt immer mehr Hersteller, die auf Feldbussysteme setzen und das nicht nur auf der oberen Ebene von der Steuerung zum HMI, sondern auch bis runter auf die Sensorund Aktor-Ebene. Daher bietet Kübler alle Sensoren für die mobile Automation sowohl analog als auch mit CANopen-Ausgang an. Diesbezüglich muss man in der Lage sein, die Kundenanforderungen zu erfüllen. Und mittlerweile gibt es auch einige Kunden, die auf Industrial Ethernet setzen und auch das haben wir natürlich im Portfolio. Wir können also alles anbieten, auch wenn wir als Standard erst einmal eine analoge und eine CANopen-Schnittstelle anbieten. Nach oben hin muss ein Hersteller heute einfach flexibel sein, je nachdem, welche Anforderungen zu erfüllen sind. Industrie 4.0 ist natürlich eine große Überschrift. Kübler als Experte und Hersteller von Sensoren deckt einen wichtigen Teilbereich in der Automatisierungswelt ab. Kübler arbeitet daran, diese Komponenten Industrie-4.0-fähig zu machen, Der Fokus liegt dabei aber momentan auf der Fabrikautomatisierung und weniger auf der Mobilen Automaiton. KEM Konstruktion: Wie hoch ist der Anteil kundenindividueller Lösungen bei Land- und Forstwirtschaftsmaschinen verglichen mit „Katalogware“? Brunner: Die Anteile sind etwa gleich, also 50% kundenspezifische Lösungen und 50% Katalogware. Unsere Topkunden setzen beispielsweise kundenspezifische Lösungen ein. Die Vielzahl der kleineren Kunden setzen typischerweise eher Katalog-Produkte ein. www.kuebler.com Mehr Informationen zum Thema Mobile Automation: http://hier.pro/CcOQk K|E|M Konstruktion MOBILE MASCHINEN 2017 59