Die Kurbel hat im internationalen Wettkampfgeschehen weitgehend ausgedient, um das leicht fallende Hindernis in die Höhe zu hieven. Die Münsteraner Firmen Schäper Sportgerätebau und Systec haben dafür ein neuartiges Automationssystem zum Verfahren der Stabhochsprunglatte entwickelt.

Die Motoren für die Verstellung der Sprunglatte sind in wasserdichten Alukästen untergebracht und werden auf die Sechskantflansche aufgesteckt, die sonst auch die Kurbel aufnehmen. Die Kabel wurden eigens gefertigt, um Stromversorgungs- und Kommunikationssignale zu leiten.

© Systec

Sprunghöhe und „Null-Linie“ werden dabei automatisch mit Motorkraft eingestellt. „Diese Konzept ist in weiten Teilen einzigartig“, betont Schäper-Geschäftsführer Dr. Josef Hesse. Systec-Technik-Chef Klaus-Gerd Schoeler pflichtet ihm bei und ergänzt: „Soweit wir wissen, sind wir die ersten Anbieter im Bereich der Leichtathletik, die ganz auf CANopen setzen.“

Und so funktioniert das System im Detail: Bislang wurde der Kevlar-Riemen für die Höhenverstellung mit einer Handkurbel angetrieben. Auf den Sechskantbolzen der Kurbel wird nun ein Motorantrieb geflanscht. Die 48-Volt-Servomotoren und die Servoverstärker für den Antrieb sind in Aluminiumgehäusen an den Gestängen untergebracht. Insgesamt kommen vier intelligente Servoantriebe zum Einsatz und verfahren die Latte in vertikale und horizontale Richtung.

Dieses Konzept hat den Vorteil, dass nicht die Motorphasenströme zu den Stabhochsprungständern geführt werden müssen, sondern nur Steuersignale und DC-Stromversorgung. Jeweils zwei Antriebe laufen zwar unabhängig voneinander, aber trotzdem absolut synchron und vibrationsarm.

Bewusste Entscheidung für CANopen

Bewusst entschied sich Klaus-Gerd Schoeler dafür, die Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten mit CANopen zu realisieren. Die Anlage sollte später von absoluten Laien bedient und aufgebaut werden. Das erforderte wiederum eine gewisse Robustheit aller Komponenten und auch eine weitgehende Störsicherheit der verwendeten Leitungen. Eine Kombination, die – wie Schoeler überzeugt ist – am besten mit einer CANopen-Umgebung und der Verwendung von vertauschungssicheren Steckverbindern zu gestalten ist.

Deshalb müssen die Anwenderinnen und Anwender nun beim Aufbau der Anlage lediglich einige Steckverbinder zusammenfügen. Zusätzlich ist noch eine Sicherungsschraube zu betätigen. Bei den Steckverbindern handelt es sich um kleine Motorrundstecker von Interconnect. Die Kontakte für den Motorstrom sind etwas dicker ausgeführt. Weitere Kontakte bleiben übrig für CAN- und Sicherheits­informationen. CAN beziehungsweise CANopen, die 48-Volt- und 24-Volt-Stromversorgungen sowie die Sicherheitskreise für Not-Aus und Freigabe werden über ein speziell für Systec gefertigtes Hybridkabel mit zwei separaten Kabelsätzen und -schirmungen für Elektromotoren und Endschalter geführt. Die Frage der Kabel ist nicht zu unterschätzen. Denn bei einer Stabhochsprunganlage sind lange Wege zu überwinden.

Die komplexen Steuerungsaufgaben für den Antrieb übernimmt das eingesetzte Motion-Control-System Xemo B von Systec. Innerhalb von 30 Sekunden erreicht die Latte damit weitgehend vibrationsarm die Maximalhöhe von 6,50 m. Jede beliebige Höhe und Null-Linien-Position lässt sich stufenlos mit einer Positioniergenauigkeit von ±1 mm anfahren. Alle technischen Gerätschaften sind wetterfest und entsprechen der Schutzklasse IP65.

Steuerung kontrolliert zwei Antriebe pro Seite

Das Steuergerät ist in der Elektroarchitektur in der Mitte der CAN-Busleitung positioniert. Die beiden Pfosten der Stabhochsprunganlage bilden die Enden der Leitung. Pro Pfosten sind zwei Antriebe zu bedienen – die fest unten am Pfosten angebrachte Höhenverstellung und die Null-Linienverstellung an der Lattenhalterung. Deswegen wird das Hybridkabel durch den Antrieb der Höhenverstellung durchgeschleift, die Null-Linien-Verstellung bekam die Abschlusswiderstände. Das Konzept der einheitlichen Steckverbinder und einheitlichen Zuordnung von Buchsen und Steckern erlaubt es, die Null-Linienverstellungen abzumontieren, ohne die Höhenverstellung zu beeinflussen. Auf den Abgangsstecker wird dann lediglich ein Dummy-Stecker mit Abschlusswiderständen und Brücken für die Sicherheitstechnik aufgesteckt.

Mit nur wenigen Tastendrucken sind die Höhe der Sprunglatte und die Null-Linie verstellbar. Die Steuerungs­bedienung erschließt sich intuitiv.

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Neue Wege ist Systec auch bei der Anpassung der Steuerungssoftware auf die CANopen-Systemumgebung gegangen. Xemo-Steuerungen arbeiteten bereits mit Servoverstärkern von JAT, Maxon, Lust und Metronix. Klaus-Gerd Schoeler und sein Kollege Josef Künnemann haben die Systec-Steuerungs­sprache MotionBasic nun so angepasst, dass sie problemlos auch mit den beim Stabhochsprungsystem verwendeten Elmo-Servoverstärkern kommuniziert. Softwareseitige Fehler und nicht abgefangene Situationen im laufenden Betrieb werden so vermieden.

Mit Zielrichtung auf ein möglichst einfaches Bedienkonzept gestaltete der Designer und Elektrotechniker Jürgen Breitkopf ein Bedienfeld, das im Wesentlichen Pfeiltasten für das Bewegen der Latte und LED-Anzeigen für die aktuelle Höhe und die Position der Null-Linie bereitstellt. Die Steuerungstechnik und das Bedienteil sind in einen Rollkoffer aus Aluminium integriert. Der Behälter kann schnell an die Stabhochsprunganlage gefahren werden. Stromversorgung und Kabelverbindungen zu den Antrieben sind ebenfalls in Windeseile hergestellt.