Smart und revolutionär: SIKO SGH-Technologie für Hydraulik- und Teleskopzylinder

Im Gespräch erklärt Mathias Roth, Branchenmanager Mobile Automation bei SIKO, was die SGH-Technologie auszeichnet und was ihre Vorteile im Vergleich zu anderen Systemen sind.

Kurz zusammengefasst: Was ist das Besondere an der SGH-Technologie?

A: Mit den Seilzuggebern der SGH-Serie verfügt Siko als bisher einziger Messtechnikspezialist über eine weltweit exklusive Technologie zur Positionsmessung von Hydraulikzylindern, Teleskopzylindern oder Kolbenspeichern. SGH-Sensoren auf Seilzuggeberbasis lassen sich vollständig in Zylinder integrieren. Aus diesem fortschrittlichen, seilbasierten Konzept der von uns entwickelten SGH-Sensoren leiten sich zusätzliche Vorteile ab, die vergleichbare Produkte nicht bieten können. Zum Beispiel decken unsere SGH-Sensoren ein sehr breites Anwendungsspektrum sowie ganze Messbereiche ab. Und auch bei der Immunität gegen Schock- und Erschütterung ragt die SGH-Technologie heraus. In diesem Bereich gewährleistet sie absolute Bestwerte. Durch das seilbasierte Funktionsprinzip sind SGH-Sensoren darüber hinaus die weltweit einzigen integrierten Positionssensoren, die auch in Teleskopzylindern eingesetzt werden können.

Wie muss man sich die Entwicklung der SGH-Technologie vorstellen?

A: SIKO profitiert von 30 Jahren Seilzuggeber-Know-how, was die Entwicklung, Konstruktion sowie Produktion angeht. Von diesem Wissen profitieren natürlich auch unsere Entwicklung, das Produktdesign sowie letztendlich der Kunde. Wie der SGH10, der Messlängen von null bis einen Meter erfasst, wurde auch unsere jüngste Seilzuggeber-Generation, der SGH25 und der SGH50, die jetzt auch größere Messbereiche von null bis 2,5 m bzw. von null bis fünf Metern erfassen können, vollständig bei SIKO entwickelt. Seilzuggeber sind also unsere Kernkompetenz. Insofern ist es nicht überraschend, dass auch die gesamte Auslegung der Bauteile im Haus erfolgt. D. h.: Wir legen Parameter wie die Kräfteverhältnisse, die Federkennlinie oder die Umdrehungszahl in Abhängigkeit zum jeweiligen Produkt spezifisch aus. Dadurch sind unsere SGH-Sensoren extrem robust und langlebig. Elektronisch wie mechanisch sind sie über die gesamte Zylinder-Lebensdauer ausgelegt und geprüft. Die Lebensdauer erfüllt somit die Qualitätsanforderungen, die uns vom Markt gestellt wurden. Und das ist für uns das wichtigste Kriterium.

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

A: Sensorik-Lösungen, die für Hydraulikzylinder bestimmt sind, müssen eine zentrale Anforderung erfüllen: Sie sollten sich nicht auf die Länge eines Zylinders auswirken. D. h. durch den Einbau eines solchen Sensors sollte die Länge des Zylinders möglichst nicht wachsen oder minimal ausfallen. Um diese Anforderung zu erfüllen, nutzen wir ein innovatives Funktionsprinzip, das eine bis dato noch nicht bekannte Kompaktheit erreicht. Die SGH-Hubmesstechnologie verfolgt dabei einen ganz anderen Ansatz als andere Messsysteme am Markt, die mit stangenbasierter, induktiver oder Hall basierter Technologie betrieben werden. Zur Erfassung des Hubs oder der Verfahrgeschwindigkeit setzen die SGH-Systeme von SIKO eine flexible Seilzugmechanik ein, die direkt im Zylinder verbaut ist.

Wie genau funktioniert das?

A: 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 optimal vor den äußeren Umwelteinflüssen geschützt. Das ist ein ganz deutlicher Vorteil zu zylinder-externen Sensoren, weil auf diese Weise das gesamte Sensorsystem nicht beschädigt, durch Umwelteinflüsse negativ beeinflusst oder sogar zerstört werden kann. Aus diesem Grund besitzt die SGH-Serie auch die Schutzklasse IP69K.

Was bedeutet die Schutzklasse IP69K?

Die Schutzklasse IP69K gewährleistet den allerhöchsten Schutz gegen externe Einwirkungen, welche die Funktion oder den Betrieb des SGH-Systems gefährden könnten. Dazu zählen beispielsweise 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-Innenleben eindringen können. Bei allen SGH-Sensoren werden daher unsere KV1H-Steckersysteme genutzt, um diese Schutzarten zu erreichen.

Wie sieht es mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) aus?

A: 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. Deshalb ist bei diesen Anwendungen eine extrem hohe EMV notwendig, welche die Anforderungen des Gesetzgebers einhundertprozentig erfüllt und vor Fehlfunktion und Maschinenstillstand schützt.

Gibt es weitere Vorteile der SGH-Technologie gegenüber anderen Messsystemen?

A: Ein weiterer Vorteil ist die Immunität gegen Schock und Vibration. Besonders bei Nutzfahrzeugen wie zum Beispiel Bau- oder Landmaschinen können sehr starke Schläge und Erschütterungen auftreten – zum Beispiel eine Baggerschaufel, die hart auf dem Boden abgesetzt wird, also eigentlich dort aufprallt. Die Folge: Es entsteht eine sehr starke Schockwelle, die sich über den Hydraulikzylinder, den Kolben, die Kolbenstange bis hin zum verbauten Sensor fortsetzt. Das kann schwere Schäden verursachen, die letzten Endes den Betrieb des Systems negativ beeinflussen. Kommt dagegen ein SIKO-Seilzuggeber zum Einsatz, absorbiert das flexible Seil diesen Schlag in vollem Umfang, so dass der Sensor-Betrieb nicht gestört wird und es zu keiner Ausfallzeit der Anwendung kommt, in welcher der SGH-Sensor arbeitet.

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

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

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

A: Das innovative Konzept der SGH-Sensoren mündet in eine wirtschaftlich sehr vorteilhafte und deshalb gar revolutionäre Situation bei den Integrationskosten der SGH-Technologie. SGH-Sensoren verfügen über keine feste Sensorstange, die in konventionellen Systemen vollständig im Kolben versenkt werden müssen. 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 also ein rund fünf Meter langen Sensor zu transportieren und zu lagern. Im Vergleich hierzu wäre unser SGH50 nicht nur schnell und einfach weltweit zu verschicken, sondern auch mit minimalem Aufwand zu lagern, zu befördern und im Produktionsprozess zu verarbeiten. Die dadurch auftretenden immensen Einsparungen für Hersteller von Zylindern sind offensichtlich. Insgesamt reduziert sich die Produktionsdauer ebenso beträchtlich wie die Produktionskosten. Insofern gilt die Regel: Die Höhe der Einsparungen wächst mit dem Messweg. Außerdem sind SGH-Sensoren als einzige Technologie weltweit in Teleskopzylindern einsetzbar. Damit verfügt Siko über ein echtes Alleinstellungsmerkmal. Insbesondere die SGH-Technologie der jüngsten Generation mit Messlängen bis 2,5 Metern (SGH25) bzw. bis fünf Metern (SGH50) erfreut sich in diesem Bereich einer regen Nachfrage.

Wo werden die Positionssensoren der SGH-Serie sonst noch eingesetzt?

A: Anwendungsbereiche sind generell überall dort zu finden, wo Bewegungsabläufen von Zylindern kontrolliert und optimiert werden sollen. Ein besonderes Augenmerk liegt aber natürlich auf Nutzfahrzeugen. Dort werden die Seilzugwegaufnehmer in Hydraulik- und Teleskopzylindern von Baumaschinen, Landmaschinen oder Forstmaschinen integriert. Ein weiterer Einsatzbereich sind Kolbenspeicher. Auch hier überzeugen sie durch eine herausragende Kompaktheit. Die Sensoren können dort im Gasbereich des Kolbenspeichers platzsparend installiert werden. Generell gilt: SGH-Sensoren optimieren nicht nur Bewegungsabläufe sondern den gesamten Entwicklungs- und Herstellungsprozess sowie den Service und sorgen für eine wirtschaftliche Entspannung der gesamten Kostensituation. Durch die flexible Integration bieten sie bisher nicht dagewesene Möglichkeiten im Zylinderdesign. Aus diesen Gründen sind SGH-Sensoren eine mehr als nur attraktive Ausstattungsoption zur Huberfassung von Zylindern.

Info-Box SGH-Positionssensoren:

• Messbereiche 0 … 5000 mm (196.85 Inch)
• absolutes Messsystem
• druckfest bis 350 bar, Druckspitzen bis 650 bar
• hohe Flexibilität, dank Teach-In auf jede Messlänge einstellbar
• redundante Schnittstellen verfügbar
• Safety Ausführung einsetzbar bis Perfomace Level d
• Schnittstellen Analog, CANopen, SAE J1939, CANopen Safety