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Flexibel, robust, präzise und wirtschaftlich

Modulare inkrementale Drehgeber als neuer Standard
Flexibel, robust, präzise und wirtschaftlich

Für jede Anwendung den passenden Drehgeber zu finden, ist nicht immer einfach, da sich die Anforderungen je nach Einsatzbereich beträchtlich unterscheiden können. Abhilfe schafft nun ein modulares Drehgeber-Design, wie es Baumer als Standard entwickelt hat. Die inkrementalen Drehgeber gibt es in allen gängigen Flanschversionen mit Voll- und Hohlwelle bis 15 mm, unterschiedlichen Anschlussmöglichkeiten und Strichzahlen bis 5.000.

Wolfgang Jarausch ist Senior Marketing Manager Motion Control bei der Baumer Group in Villingen-Schwenningen www.baumer.com

Ein dickwandiges Metallgehäuse schützt die Drehgeber im harten Industrieeinsatz und der sichere Shaftlock-Lageraufbau beugt Schäden durch hohe axiale Wellenbelastungen vor. Wellen und Klemmringe bestehen nicht aus Gussteilen, sondern werden aus Vollmaterial gefertigt, was auch unter ungünstigen Bedingungen eine sichere mechanische Verbindung gewährleistet. Die optische Abtastung bietet über den gesamten Temperaturbereich hohe Genauigkeit und Signalgüte. Ergänzt wird die Baureihe durch umfangreiches Zubehör, angefangen von Montagewinkeln und Drehmomentstützen bis hin zu Messrädern und Kupplungen.
Modulare Produktgestaltung
Inkrementale Drehgeber haben sich in der Fabrik- und Prozessautomation sowie in vielen anderen Anwendungen bei der Positionserfassung und Geschwindigkeitsmessung einen festen Platz erobert. So unterschiedlich wie die Einsatzbereiche sind allerdings auch die Anforderungen, die Anwender an die Sensoren stellen. Für jede Applikation den passenden Drehgeber zu finden, ist deshalb nicht unbedingt einfach. Praxisgerecht ist daher eine modulare Produktgestaltung, dank derer sich individuelle Anforderungen kostengünstig und innerhalb kurzer Zeit erfüllen lassen.
Grundlage für die modulare Produktgestaltung ist ein entsprechender System-Baukasten, der Flexibilität bei gleichzeitig hoher Wirtschaftlichkeit bietet. Baumer präsentiert jetzt mit Optopulse eine neue Generation inkrementaler Drehgeber, die auf einem ausgeklügelten Baukasten basiert. Das modulare Produkt-Design wurde dabei als neuer Standard für den weit verbreiteten Durchmesser 58 mm entwickelt und liefert den Ausgangspunkt für zahlreiche Drehgeber-Varianten, die sich flexibel den unterschiedlichsten Anforderungen anpassen lassen.
Mechanische und elektrische Anschlussvarianten
Anwender spezifizieren die benötigten Drehgeber nicht nur bezüglich der Leistung, sondern auch hinsichtlich der Montagemöglichkeiten, denn Applikations- und Einbaubedingungen können beträchtlich variieren. Bisher deckten zahlreiche Drehgeber-Baureihen diese unterschiedlichen Anforderungen ab. Mit der modularen Baureihe wird es nun einfacher, übersichtlicher und universeller. So stehen jetzt beispielsweise Klemm- oder Servoflansch- bzw. Ausführungen mit durchgehender oder einseitig offener Hohlwelle von 8 bis 15 mm Durchmesser innerhalb einer Produktfamilie zur Auswahl. Dabei sind − je nach Ausführung und Wellendichtung − die Drehgeber für Betriebsdrehzahlen bis 12.000/min ausgelegt.
Für den elektrischen Anschluss gibt es entweder M23- oder M12-Steckverbinder sowie Ausführungen mit radialem bzw. einem − besonders bei engen Einbauverhältnissen gern verwendeten − axialen Kabelabgang. Noch in der ersten Jahreshälfte wird zudem ein tangentialer Kabelabgang lieferbar sein, der z.B. in der Lüfterhaube von Asynchronmotoren eine besonders platzsparende Montage ermöglicht, da sich das Kabel quasi an den Drehgeber anschmiegt. Je nach Anwendung ist dabei das Kabel auch in radialer oder axialer Richtung verwendbar. Die Kabel sind serienmäßig in den Standardlängen 1 oder 2 m erhältlich. Das modulare Design lässt aber ohne weiteres auch andere Längen und Kabelkonfektionierungen zu, zum Beispiel 0,5 m Länge mit bereits konfektioniertem Stecker. Auch bei Betriebsspannung und Ausgangsstufen gibt es praxisgerechte Auswahlmöglichkeiten. Aktuell sind Ausführungen mit 5 V oder 8…30 V und TTL-Signal sowie Varianten mit 8…30 V oder 4,75…30 V und HTL/Gegentakt verfügbar. Durch den integrierten Verpol- und Kurzschlussschutz sind die Drehgeber vor Installationsfehlern sicher.
Präzision im rauen Industrieeinsatz
Bei der Positionserfassung und Geschwindigkeitsmessung in der Fabrik- und Prozessautomation, aber zum Beispiel auch an Windkraftanlagen, in Aufzügen, Verpackungs- oder Druckmaschinen müssen Drehgeber auch manchmal unter sehr rauen Umgebungsbedingungen präzise Messergebnisse liefern und ihre Zuverlässigkeit beweisen, damit es nicht zu Fehlfunktionen und kostenintensiven Maschinenstillständen kommt. Mechanik, Abtastung und Elektronik der Optopulse-Drehgeber tragen diesen Anforderungen Rechnung.
Wichtige Grundlage für den optimalen Rund- und Planlauf ist die sorgfältig und exakt gefertigte Mechanik mit zwei verspannten Qualitätslagern. Der seit über 15 Jahren bewährte Shaftlock-Lageraufbau, der sowohl bei Voll- als auch bei Hohlwellenausführungen eingesetzt wird, ist darauf ausgelegt, selbst unter widrigsten Bedingungen zuverlässig und ohne Ausfälle zu funktionieren. Die Konstruktion beinhaltet groß dimensionierte Qualitäts-Kugellager mit maximalem Abstand und verhindert ein Verschieben des Lagerpakets durch zu hohe axiale Wellenbelastungen im Betrieb oder bereits während der Installation. Schließlich ist schon mancher Drehgeber bei der Montage beschädigt worden, weil ein übereifriger Mitarbeiter zum Hammer griff. Auch in solchen Fällen vermeidet der Lageraufbau Beschädigungen an der Codescheibe bzw. der Abtasteinheit und schützt vor Stillständen und Reparaturen. Die maximal zulässigen Lagerlasten liegen bei 40 N axial und 80 N radial. Die optische Abtastung arbeitet über den gesamten Temperaturbereich von -40 bis +85 °C mit hoher Genauigkeit und gleichbleibender Signalqualität. Basis hierfür ist ein monolithischer Opto-Asic mit hoher Integrationsdichte, der gezielt für den Einsatz in Präzisions-Drehgebern konzipiert ist. Die exakte Strichteilung der Codescheibe sorgt für verlässliche Messergebnisse ohne Interpolationsfehler; die fein abgestuften Strichzahlen pro Umdrehung reichen zurzeit von 100 bis 5000.
Durch die Reduktion diskreter Komponenten wurde die Zuverlässigkeit in der Anwendung bezüglich Schock und Vibration entscheidend erhöht. Die Drehgeber sind schockfest bis 300 g (gemäß DIN EN 60068-2-27, 6 ms) und verkraften Vibrationen bis 30 g (gemäß DIN EN 60068-2-6, 10 bis 2.000 Hz). Damit eignen sie sich auch für Anwendungen, bei denen es entsprechend ruppig zugeht, z.B. an Pressen, im Stahlbau oder an Windkraftanlagen. Die gesamte Elektronik ist zudem absolut resistent gegen starke Magnetfelder, wie sie zum Beispiel im Umfeld von Magnetbremsen zu erwarten sind.
Zur Zuverlässigkeit und Langlebigkeit im industriellen Einsatz tragen aber noch weitere Konstruktionsdetails bei. So schützt das dickwandige Metallgehäuse den Drehgeber vor Umgebungseinflüssen und leistet gleichzeitig einen entscheidenden Beitrag zur EMV-Verträglichkeit. Wellen und Klemmringe bestehen nicht aus Gussteilen, sondern werden aus Vollmaterial gefertigt, was auch unter ungünstigen Bedingungen eine sichere mechanische Verbindung gewährleistet. Der gesteckte Platinenanschluss verbessert die Schock- und Vibrationseigenschaften und leistet so einen entscheidenden Beitrag zur Betriebssicherheit.
Das modulare Drehgeber-Design bietet aber noch mehr Vorteile, denn in Kombination mit neuen Technologien und schlanken Fertigungsprozessen sorgt es nicht nur für geringe Kosten, sondern auch für schnelle Verfügbarkeit. Von den kurzen Lieferzeiten profitiert der Anwender nicht nur bei Neu- sondern vor allem auch beim Ersatzbedarf. Zahlreiche Lagertypen können in Einzelstücken bereits innerhalb von 24 Stunden bzw. innerhalb eines Arbeitstags ab Produktionswerk ausgeliefert werden, weitere Vorzugstypen bis zu einer Stückzahl von zehn Drehgebern innerhalb von fünf Arbeitstagen. ge
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