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Aktuelles aus der Sensorik

Sensoren, Drehgeber, Näherungsschalter, Seilzug, induktiv, kapazitiv, inkremental

Baumer1Fachartikel

Eine exakte Positionierung und Geschwindigkeitskontrolle von Aufzugskabinen ist Voraussetzung für einen optimalen Fahrverlauf. Mit Drehgebern zur Positions- und Geschwindigkeitserfassung lassen sich beliebige Weg/-Zeit-Kurven fahren. Während sich für die Geschwindigkeitserfassung Inkrementalgeber anbieten, realisiert man die Positionsbestimmung mit Absolutwertgebern. Die Positionswerte bleiben dann auch nach einem Spannungsausfall erhalten und Referenzfahrten sind überflüssig. Baumer zeigt auf der Messe Interlift sein umfangreiches Drehgeberprogramm für die Branche.



Wichtige Features bei Sensoren für den Aufzugsbau sind neben Zuverlässigkeit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit auch einfache Montage und Handhabung sowie komfortable Anbindungsmöglichkeiten an die übergeordnete Steuerung.

Große Schnittstellenvielfalt

Baumer2In die speziell auf die Belange der digitalen Schachtkopierung ausgelegten Drehgeber sind alle Erfahrungen eingeflossen, die Baumer auf diesem Gebiet in den letzten zwei Jahrzehnten gesammelt hat. Zuverlässigkeit, einfache Montagemöglichkeiten und eine große Vielfalt bei den Schnittstellen sind das Resultat. Die optischen oder magnetischen inkrementalen und absoluten Drehgeber für die Positions- und Geschwindigkeitserfassung der Aufzugskabine decken heute praktisch alle im Aufzugsbau denkbaren Aufgabenstellungen ab. Die Drehgeber, die es mit unterschiedlichen Wellen- und Hohlwellendurchmessern gibt, lassen sich gut montieren, sind robust, zuverlässig und sehr kommunikationsfreudig: Neben der klassischen SSI-Schnittstelle ist die Anbindung über alle gängigen Feldbus- und Ethernetschnittstellen möglich und auch das CANopen Lift-Protokoll wird unterstützt. Der Sensorikspezialist hat von Anfang an sein Know-how hier eingebracht und schon lange Drehgeber im Programm, die dieses speziell auf die Belange des Aufzugbaus abgestimmte Protokoll unterstützen. Ein Beispiel dafür ist der kompakte Multiturn-Absolutdrehgeber, der getriebelos nach dem patentierten „Touchless-Encoder-Prinzip“ und damit verschleißfrei arbeitet. Er eignet sich für Umgebungstemperaturen von -20° bis +80 °C. Die Werte für die Schockfestigkeit liegen bei 2000 m/s2. Der Geber erreicht eine Auflösung von 29 Bit, wobei 13 Bit für die Winkelinformation und 16 Bit für die Umdrehungszahl verwendet werden.

Multiturn Drehgeber mit zusätzlichen Inkrementalspuren

Baumer3Im Bereich der Aufzugstechnik müssen für Regelungsaufgaben häufig zwei Gebertypen miteinander kombiniert werden: Beim Fahrbetrieb werden für die Geschwindigkeitsregelung des Fahrkorb-Antriebs die Signale eines Inkrementalgebers ausgewertet. Die genaue Ansteuerung der Stockwerke dagegen erfordert die absoluten Positionssignale eines Multiturn-Drehgebers. Mit Multiturn-Drehgebern, die zwei zusätzliche, um 90 Grad versetzte Inkrementalsignale liefern, kann der Anwender nun zwei „Fliegen“ mit einer Klappe schlagen: Das integrierte ASIC verarbeitet sowohl die absoluten als auch die inkrementalen Signale und stellt sie über normierte Schnittstellen der Steuerung für Geschwindigkeits- und Positionsregelung zur Verfügung. Neben der Geschwindigkeitsüberwachung lassen sich die um 90 Grad versetzen Inkrementalsignale des Drehgebers auch noch für andere Zwecke nutzen, beispielsweise für die Schlupf- oder Differenzüberwachung der Antriebsriemen oder Stahlseile.

Geschwindigkeitsmessung direkt am Antriebsriemen

Baumer4Geschwindigkeiten und Positionen kann man bei Aufzügen auch direkt am Antriebsriemen messen. Der Messrad-Encoder MA20 bietet hierfür eine sehr praktikable Lösung. Dazu wurde ein hochauflösender optischer Inkremental-Drehgeber mit einem präzisen Messrad und einem gefederten Befestigungsarm kombiniert (Bild 3). Der Drehgeber liefert dank patentierter Low Harmonics-Technologie 25.000 Impulse pro Umdrehung, was selbst bei langsamer Bewegung eine hohe Messgenauigkeit ermöglicht. 16 Auflösungen zwischen 100 und 25.000 Impulsen sind vordefiniert und über einen HEX-Schalter wählbar. Der stufenlos veränderbare Anpressdruck des Messrades sorgt auch bei differierenden Applikationsgegebenheiten für ideale Haftung ohne Schlupf. Dank des dreh-, schwenk- und höhenverstellbaren Befestigungsarms lässt sich der Messrad-Drehgeber einfach und schnell montieren.

Platzsparende Montage direkt am Antrieb

Baumer5Magnetische Drehgeber ohne Eigenlagerung eignen sich wegen ihrer robusten Ausführung auch gut für den Aufzugsbau. Als erster Hersteller bietet Baumer lagerlose magnetische Drehgeber jetzt auch in einer besonders kompakten Bauform an, sodass sich die Vorteile des berührungslosen Messprinzips auch bei sehr beengten Einbauverhältnissen nutzen lassen. Der kleine Absolutdrehgeber mit der Typenbezeichnung MHAD, der die bewährte HD MAG-Drehgeberfamilie ergänzt, benötigt bei einem Durchmesser von 50 mm und einer Bautiefe von lediglich 20 mm nur sehr wenig Einbauplatz und passt praktisch in jede Lücke. Für die Montage ist kein freies Wellenende erforderlich. Dank seiner großen Durchgangshohlwelle kann man den Geber beispielsweise platz- und kostensparend direkt auf der Welle zwischen Getriebe und anzutreibendem Maschinenteil montieren. Am Ausgang stellt der Drehgeber die aktuelle Position als Absolutwert mit 16 Bit Auflösung zur Verfügung, wahlweise über SSI- oder CANopen-Schnittstelle. Für die Drehzahlregelung wird zusätzlich ein Inkrementalsignal (1024 bis 8192 Striche pro Umdrehung) ausgegeben. Da sich durch die kompakte Bauform bis zu vier Sensoren um das Polrad anordnen lassen, sind redundante Lösungen einfach und kostengünstig realisierbar. Die integrierte Eigendiagnose überwacht die Signalqualität und überprüft permanent die Sensorfunktion.

Sicherheit durch Redundanz

Baumer6Als Pionier auf dem Gebiet sicherheitsgerechter Drehgeber hat Baumer sein Programm kontinuierlich erweitert, sodass sich heute praktisch alle liftspezifischen Aufgabenstellungen mit redundant ausgelegten Drehgebern lösen lassen. Eine gute Wahl dürfte in vielen Fällen beispielsweise der sicherheitsgerechte, optische Multiturn-Absolut-Drehgeber mit zwei redundanten Schnittstellen (SIL-3-Zulassung bzw. PLe) sein. Er hat sich bereits im Praxiseinsatz bewährt. Vielseitig einsetzbar, robust und zuverlässig sind auch die Inkremental- und Sinus-Drehgeber mit SIL2- bzw. PLd-Einstufung.

Spezielle Lösungen für die Hubtechnik

Baumer7Sind die Umgebungsbedingungen besonders rau, empfehlen sich Ausführungen, die ausschließlich mit magnetischer Abtastung arbeiten. Die Drehgeberfamilie „Magres redundant“ liefert dafür ein gutes Beispiel. Trotz des redundanten Aufbaus von Single- und Multiturnteil sind die Drehgeber sehr kompakt. Bei Bedarf lassen sie sich mit einem ebenfalls kompakten Seilzug kombinieren. Solche Seilzug-Drehgeber eignen sich für zahlreiche vertikale Fördereinrichtungen, wie die im Automobilbau weit verbreiteten Hubtische und Scherenhubbühnen. Vielseitig einsetzbar, robust und zuverlässig sind auch die Inkremental- und Sinus-Drehgeber mit SIL2- bzw. PLd-Einstufung. Typische Anwendungen für diese Sicherheitsstufe gibt es nicht nur im Aufzugsbau, sondern in der gesamten Antriebstechnik für den Maschinen- und Anlagenbau, wo es darum geht, Abläufe zu überwachen, um Menschen und Anlagen zu schützen.

Diagnosesystem für die Funktionsüberwachung

Die Drehgeber sind darauf ausgelegt, selbst unter widrigsten Bedingungen zuverlässig zu funktionieren und haben dies auch bereits in zahllosen Anwendungen bewiesen. Da oft das Vertrauen selbst auf zuverlässigste Technik allein nicht ausreicht, bieten sich gerade für den Aufzugsbau Drehgeber mit integrierter Funktionskontrolle an. Dieses so genannte „Enhanced Monitoring System“ (EMS) basiert auf einem schnellen Mikroprozessor, der kontinuierlich sämtliche Drehgeberfunktionen über den kompletten Drehzahlbereich überwacht. Eventuelle Funktionsstörungen können somit schnell und einfach ermittelt werden. Ein Alarmausgang meldet der Steuerung eine festgestellte Funktionsstörung. Die Betriebszustände werden zudem direkt am Drehgeber über eine LED angezeigt.

Der Autor ist Heinrich Greiner Head of Marketing-Communication, Product Segment Motion Control, Baumer Group.

Interlift 2011, Halle 5, Stand 5085


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