Mobile Automation Warum ein Drehgeber für schnelles Bohren und schnelles Internet sorgt

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Wachendorff Automation GmbH & Co. KG

Eine Baustelle ist eine der schlimmsten Umgebungen, die einem Sensor passieren kann. Trotzdem setzt ein Tiefbauunternehmen für den Glasfaserausbau auf einen Multiturn-Drehgeber. Er hält selbst Schlamm und Bohrflüssigkeiten stand.

In Wohngebieten und Durchgangsstraßen gehören Tiefbauarbeiten zu einem gewohnten Bild. Ein Grund dafür ist der Ausbau des Glasfasernetzes – vor allem in ländlichen Regionen. Für die schnelle Breitbandkommunikation setzen die Tiefbauunternehmen überwiegend Horizontalbohrer ein.

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Distanzen bis 500 m sind beim sogenannten Horizontalspülbohrverfahren keine Seltenheit. Gerade bei leichten Böden lassen sich mit dem horizontal geführten Bohren schnell und effektiv Rohre und Leitungen im Erdreich verlegen. Ob Abwasser oder Glasfaser: Die Horizontalbohrtechnik hat sich in den vergangenen 20 Jahren in Deutschland etabliert. „Gerade bei versiegelten Oberflächen sind unsere Maschinen im Einsatz“, berichtet Eberhard Didam, Entwicklungsingenieur bei AT-Boretec, Hersteller von mobilen Maschinen. Powerdrill für Böden und Rockdrill für Felsen heißen die beiden Maschinenserien aus Schmallenberg, Sauerland. Für Hersteller solcher Bohrer spielt auch die Automatisierung eine wichtige Rolle. So hat AT-Boretec seine aktuellen Serien mit einer automatisierten Nachführung von Bohrgestängen aus einem Magazin ausgestattet. Für diese Automatisierung hat Wachendorff Automation einen robusten Drehgeber für die Positionierung der Greifeinheit baustellentauglich ausgeführt.

Bohren für den Glasfaserausbau

Beim Glasfaserausbau geht es nicht mehr darum, lange Gräben zu buddeln, sondern mit den Anlagen von AT-Boretec mit gleichzeitigem Bohren und Spülen einen Pilotkanal von einer Baugrube zur nächsten zu schaffen. Hat der Bediener die Baugrube getroffen, wird der Bohrkopf durch einen Räumer ersetzt, der wiederum mit einem Leerrohr verbunden ist. Beim Zurückziehen weitet der Räumer die Bohrstrecke und zieht dabei das Rohr gleichzeitig ein. „Für das Verlegen von Glasfaserleitungen reichen diese zwei Arbeitsschritte in der Regel aus“, sagt Eberhard Didam. Der natürliche Zuschlagsstoff im Wasser schmiert den Bohrkopf, sorgt dafür, dass das abgetragene Sediment aus dem Bohrkanal fließen kann und stabilisiert die Wandung der Bohrung. Die Flüssigkeit auf Tonbasis wird vor Ort in der Mischstation auf einem Lkw vorbereitet und dann von einer Hochdruckpumpe an Bord des Bohrgeräts durch das Gestänge hindurch zum Bohrkopf gepumpt. Hier tritt das Betonit durch Düsen aus.

Bohrgestänge automatisch nachlegen

Zwischen drei und viereinhalb Meter lang sind die Rohrabschnitte, die die selbstfahrenden Bohranlagen in einem Magazin mit sich führen. Je nach Ausführung lassen sich 40 bis 70 Rohre speichern – die von einer hydraulisch angetriebenen Entnahmeeinheit automatisch herausgenommen und mit dem Bohrgestänge verschraubt werden. Bei langen Strecken empfehlen sich längere Rohrabschnitte, da weniger häufig der Bohrprozess unterbrochen werden muss. Beim Verlängern des Bohrgestänges entnimmt eine Greifeinheit aus dem Magazin ein Rohr, das vom Bohrschlitten mit dem Gestänge im Erdreich verschraubt wird.

Drehgeber übermittelt Positionsdaten per CAN-Open an Steuerung

In früheren Maschinengenerationen musste der Bediener händisch eine Magazinreihe nach der anderen freischalten. Bei den Horizontalbohrern von AT-Boretec lässt sich die Reihe über ein Touch-Display in der Maschinenkabine vorwählen. Die Entnahme erfolgt automatisch. Damit die Greifeinheit weiß, wie weit sie zu fahren hat, gibt ein Multiturn-Drehgeber von Wachendorff Automation der Steuerung die notwendigen Positionsdaten per galvanisch getrennter CAN-Open-Kommunikation weiter. Der robuste Drehgeber arbeitet magnetisch und ist im Multiturn-Betrieb für eine Auflösung von 18 Bit parametriert. Die WDGA-Multiturn-Drehgeber in Schutzart IP67 können mit bis zu 43 Bit Auflösung arbeiten, im Singleturn-Bereich mit bis zu 16 Bit.

Drehgeber mit Feder-Zahnrad-Konstruktion entkoppelt

Für den Einsatz in den Horizontalbohrern sind die schock- und vibrationsfesten Geber mit speziellen Lagern ausgestattet. Sie nehmen Lasten von axial 120 N und radial 220 N auf. Optional sind auch radial und axiale Lagerlasten bis jeweils 500 N möglich. Um keine unnötigen Kräfte auf die Drehachse des Sensors zu übertragen, ist bei AT-Boretec der Drehgeber mit einer Feder-Zahnrad-Konstruktion wirksam mechanisch entkoppelt. Mit Blick auf die Betriebssicherheit und schnelle Diagnose im Fehlerfall ist in den Drehgeber-Deckel zudem ein Status-LED integriert. Der Drehgeber verfügt über zwei fest installierte M-12-Stecker und kann somit flexibel und mechanisch robust in den CAN-Bus integriert werden. Zusätzliche Adapter entfallen. Die notwendige Bus-Terminierung kann bei Bedarf auch in den Drehgeber integriert werden.

Das Schlimmste, was einen Sensor ereilen kann

Diese Ausstattung ist notwendig, um die Betriebssicherheit und Langlebigkeit des Drehgebers in dieser anspruchsvollen Applikation sicherzustellen. Didam erklärt: „Baustellenumgebungen sind meines Erachtens das Schlimmste, was einen Sensor ereilen kann.“ Der Drehgeber hängt frei unter dem Gestängemagazin und ist dem Schlamm sowie der Feuchtigkeit direkt ausgesetzt. „Maximaler Komfort für den Bediener und ein Gerät, das beim Bohren ordentlich Leistung hat: Damit lässt sich Strecke machen“, fasst Eberhard Didam zusammen.

Robuster Multiturn-Drehgeber braucht keine Einhausung

Dank der robusten Ausführung des Sensors ist es bei AT-Boretec möglich, den Multiturn-Drehgeber für das Positioniersystem ohne weitere Einhausungen in Baumaschinen einzusetzen. Die hohe Schutzart und konstruktive Anpassungen sorgen dafür, dass selbst Schlamm und Bohrflüssigkeiten nicht die Funktion der Einheit beeinträchtigen.

* Steffen Negeli, Produktmanager Drehgeber und Systeme WDG, Wachendorff Automation

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