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Frequenzumrichter für Fräsroboter

Sanierung von Abwasserleitungen

Leistungsfähige und präzise arbeitende Fräsroboter sind bei der Sanierung von Abwasserleitungen häufig unverzichtbar, da sie Ablagerungen, eingewachsene Wurzeln und alte Dichtungen entfernen und so das einwandfreie Funktionieren des Abwassersystems wiederherstellen. Pipetronics bietet neben Fräsrobotern für die großen Hauptleitungen auch Lösungen für besonders kleine Durchmesser im Bereich der Hausanschlüsse an. Unter diesen beengten Platzverhältnissen ist die Steuerung der winzigen, aber leistungsstarken Fräsmotoren eine besondere Herausforderung. Mit den Frequenzumrichtern aus der Serie SD4B von Sieb & Meyer fand Pipetronics die passende Lösung.

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Fräsroboter für die Hauptleitungen: Pipetronics stellt dem Anwender ein vollständiges Portfolio an elektrischen und hydraulischen Robotern für die Kanalsanierung zur Verfügung. Pipetronics GmbH & Co. KG
SIEB & MEYER AG

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Die Produkte von Pipetronics in Stutensee kommen meist dann ins Spiel, wenn nichts mehr geht. Das im Jahr 2016 gegründete Unternehmen bietet ein vollständiges Portfolio an elektrischen und hydraulischen Robotern für die Kanalsanierung an. Die Systeme sind moderne und innovative Technologie im Bereich der Kanalrobotik und auf höchste Leistung, Wirtschaftlichkeit und Langlebigkeit ausgelegt. Der individuelle Ausbau von Fahrzeugen und Anhängern inklusive Zubehör sowie ein breites Sortiment an Harzen für die Kanalreparatur ergänzen das Angebot der Baden-Württemberger.

Kleiner Motor, große Leistung: Für die Steuerung seiner Fräsroboter für den Hausanschlussbereich verwendet Pipetronics Frequenzumrichter vom Typ SD4B von SIEB & MEYER. Quelle: Pipetronics GmbH & Co. KG

Fräsen auf engstem Raum

Im Bereich der Hausanschlussleitungen sind die Platzverhältnisse extrem beengt. Die Rohre beginnen bei Durchmessern von nur 75 Millimetern, was in Europa zwar eher selten, aber in den USA der Standard ist. „Unser kleinster Fräsroboter muss in diesen winzigen Leitungen arbeiten und sogar durch 90°-Bögen manövrieren“, erklärt Markus Lämmerhirt, Geschäftsführer bei Pipetronics. „Das ist eine enorme technische Herausforderung.“ In Deutschland kommen in der Regel Rohrdurchmesser zwischen 100 und 200 Millimeter zum Einsatz. Um jeweils optimal agieren zu können, hat Pipetronics für den Hausanschlussbereich zwei Roboter-Typen entwickelt:

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    Einen besonders kleinen Fräsroboter für Rohrdurchmesser ab 75 Millimeter

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    Einen Fräsroboter für Nennweiten zwischen 100 und 200 Millimeter

Während bei den Fräsrobotern für die Hauptleitungen ab 200 Millimeter die Motorsteuerung direkt im Roboter integriert ist, befindet sich der Frequenzumrichter bei diesen kleineren Varianten in einem mobilen Schaltschrank in der Größe eines kompakten Koffers, den der Anwender mit in den Keller oder an den Schacht an der Straße nimmt. Gefragt war hier zum einen die präzise Steuerung der Fräsmotoren über eine Entfernung von bis zu 25 Meter. Zum anderen sollte mittels Filter ein störungsfreier Betrieb, der parallel verlaufenden Kameraleitung sichergestellt werden.

Die Frequenzumrichter für die kleinen Fräsroboter-Varianten von Pipetronics befinden sich nicht auf dem Roboter, sondern in einem mobilen Schaltschrank in der Größe eines kompakten Koffers. Quelle: Pipetronics GmbH & Co. KG

Die Herausforderung: Klein, aber kraftvoll

Pipetronics verwendet in seinen Fräsrobotern für den Hausanschlussbereich zwei unterschiedliche Motor-Typen, die beide über den SD4B angesteuert werden. Der kleinere Motor hat einen Durchmesser von nur 22 Millimeter und ist gerade einmal 34 Millimeter lang. Trotz seiner geringen Größe muss er eine Fräsleistung von rund 200 Watt erbringen. Der größere Motor-Typ liefert eine deutlich höhere Leistung und hat eine entsprechend höhere Stromaufnahme. „Die Herausforderung bestand darin, dass der Umrichter automatisch erkennen muss, welcher Motor-Typ angeschlossen ist, um ihn dann optimal zu betreiben“, erklärt Max Zuidberg, Projektingenieur bei Pipetronics. „Das war nicht trivial, insbesondere weil der kleinste Motor extrem kompakt ist und trotzdem zuverlässig arbeiten muss.“

Frühere Lösungen waren entweder überdimensioniert oder hatten Schwierigkeiten mit der Feinsteuerung der Motoren. Denn die bisher verwendeten Frequenzumrichter waren für die größeren 800-Watt-Motoren ausgelegt. Ihr Betrieb erfolgte mit Netzspannung. „Wir hatten Probleme mit der Auflösung der Regelung, da die internen Berechnungsmodelle nicht auf diese kleinen Motoren abgestimmt waren“, erinnert sich Zuidberg.

Pipetronics begann mit der Suche nach Alternativen und wurde bei Sieb & Meyer fündig. „Nach kurzer Abstimmung stand uns im Juni 2024 ein Testumrichter zur Verfügung“, berichtet Zuidberg. „Mit dem haben wir unsere Motoren in Betrieb genommen und das hat auf Anhieb sehr gut funktioniert.“

Als vorteilhaft für diesen speziellen Anwendungsfall erwies sich unter anderem die kompakte Bauweise des SD4B, die eine platzsparende Integration in den mobilen Schaltschrank ermöglichte. Auch der Betrieb der Umrichter mit Niederspannung führte im Vergleich zur vorherigen Lösung zu Verbesserungen: „Zuvor war der gesamte Fräsroboter auf 230 V-Wechselstrom ausgelegt, was regelmäßige DGUV-V3-Prüfungen erforderte“, erläutert Max Zuidberg. „Mit dem SD4B läuft das System jetzt auf maximal 90 V Gleichstrom und fällt in die Schutzklasse 3. Das bedeutet, dass wir bestimmte Sicherheitsprüfungen nicht mehr jedes Jahr durchführen müssen. Außerdem ist der Roboter jetzt insgesamt sicherer. Gerade wenn bei Wartungsarbeiten das Gehäuse geöffnet wird, ist es ein enormer Vorteil, dass dort keine Netzspannung anliegt.“


Fräsroboter, Schaltschrank und Kabeltrommel bewegt der Anwender flexibel an den jeweiligen Einsatzort. Quelle: Pipetronics GmbH & Co. KG

Der individuelle Ausbau von Fahrzeugen und Anhängern inklusive Zubehör sowie ein breites Sortiment an Harzen für die Kanalreparatur gehört neben den Fräsrobotern ebenfalls zum Angebot von Pipetronics. Quelle: Pipetronics GmbH & Co. KG

Leise und effizient

Ein unerwarteter Pluspunkt der Frequenzumrichter zeigte sich bereits bei den ersten Tests: Der Motor lief so leise, dass die Ingenieure bei Pipetronics zunächst dachten, er wäre noch gar nicht in Betrieb. „Erst als wir direkt hingeschaut haben, haben wir gesehen, dass er sich dreht“, erinnert sich Max Zuidberg. Das liegt an der exzellenten Regelgüte des SD4B. „Unser alter Umrichter hatte eine Zwischenkreisspannung von 300 Volt – das war für einen 24-Volt-Motor viel zu hoch“, analysiert Zuidberg. „Mit dem SD4B läuft der Motor jetzt viel gleichmäßiger und leiser.“ Eine störungsfreie Signalübertragung ist ebenfalls gewährleistet: Der Einsatz eines Sinusfilters verhindert, dass das parallel verlaufende Bildsignal beeinträchtigt wird.

Der Frequenzumrichter SD4B von Sieb & Meyer überzeugte unter anderem durch seine kompakte Bauform und seine exzellente Regelgüte. 
Quelle: Pipetronics GmbH & Co. KG

Nahtlose Integration und Remote Control

Das System lässt sich über die integrierten CAN-Bus- und Ethernet-Schnittstellen nicht nur einfach in bestehende Netzwerke integrieren, sondern auch komfortabel aus der Ferne warten. Die Konfiguration der Umrichter erfolgt einfach über die Software drivemaster4 von Sieb & Meyer. Max Zuidberg lobt hier besonders die intuitive Bedienung: „Die Parametrierung gestaltet sich extrem anwenderfreundlich. Wir können verschiedene Parameter-Sätze für unsere unterschiedlichen Robotertypen hinterlegen und einfach per Knopfdruck wechseln.“

Ein Feature, das vorher nicht eingeplant war, sich aber als echter Gewinn erwies, ist die Fernwartung via Ethernet. „Bei Problemen können wir jetzt einfach aus der Ferne auf den Umrichter zugreifen“, sagt Markus Lämmerhirt. „Das spart uns und unseren Kunden viel Zeit, denn wir müssen nicht erst einen Techniker rausschicken.“

Für Pipetronics war die Entscheidung für den SD4B von Sieb & Meyer genau die richtige. „Wir haben nach den ersten Textläufen gar nicht weiter nach Alternativen gesucht, weil es einfach gepasst hat“, fasst Max Zuidberg zusammen. „Die Zusammenarbeit mit Sieb & Meyer war reibungslos und unkompliziert. Und unsere Fräsroboter arbeiten mit den SD4B effizient, sicher und störungsfrei.“

Autor


Cliff Schwartinski

Vertrieb Antriebselektronik bei der Sieb & Meyer AG


Messtechnik & Analytik

Anlagen & Komponenten

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