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Mittwoch, September 20, 2017
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Aktuelles aus der Sensorik

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

pepperl20215Fachartikel

Hannover Messe Halle 9, Stand D76

Das Design der magnetischen Absolutwert-Drehgeber von Pepperl+Fuchs ist exakt auf schwierige Umgebungsbedingungen ausgelegt. Sie liefern höchste Präzision in jeder industriellen Umgebung. Ihre Bauweise ist kompakt, robust und kommt ganz ohne mechanische Bauteile aus. Mehr Leistung und mehr Langlebigkeit, gepaart mit einer extrem hohen Genauigkeit bringen Anwendungen dem Ziel absolut fehlerfreier Prozesse immer näher. Der Beitrag beschreibt ein Reihe prädestinierter Anwendungen. 




Überblick über Vorteile und vielfältige Anwendungen der verschleifreien Magnetfeld-Technologie

Mit der Weiterentwicklung magnetischer Drehgeber für den Einsatz in besonders rauen Betriebsbedingungen hat Pepperl+Fuchs die Grenzen des bis dahin technisch Machbaren überschritten. Die Magnetfeld-Technologie vereint nun bauartbedingte Robustheit mit hoher Präzision und Dynamik. Die ENA58IL-, ENA36IL- und 42H-Baureihen definieren einen neuen Industriestandard der 0,1° Performance-Klasse. Die leistungsfähigen Drehgeber überzeugen auch durch ihre neuen Schnittstellen für Ethercat, Profibus sowie Profinet und bieten selbst für anspruchsvolle Anwendungen im allgemeinen Maschinenbau immer eine passende Lösung.

Ursprünglich für widrige Bedingungen entwickelt

Was heute den Maßstab für Industriestandard-Drehgeber darstellt, wurde ursprünglich für den Einsatz unter widrigsten Betriebsbedingungen entwickelt. Magnetische, also berührungslos arbeitende Drehgeber bieten schon seit langem adäquate Lösungen, wo andere Drehgebertechnologien aufgrund extremer Belastungen durch Schmutz, Vibration, Schock usw. versagen. Ihr Vorteil ist, dass sie kein mechanisches Getriebe haben, welches verschleißen kann oder Wartungs- bzw. Serviceaufwand verursacht. So liefern diese Drehgeber unbeeinflusst von Umgebungseinwirkungen zuverlässige Messwerte: Das geht weit über Einsatzfelder wie Mobil-Equipment-Applikationen, Windenergieanlagen und dergleichen hinaus und weckt auch im allgemeinen Maschinenbau Begehrlichkeiten – zumal hier ebenfalls immer schwierigere Umgebungsbedingungen, schnellere Prozesse usw. zu immer höheren Belastungen der Fertigungseinrichtungen und den darin eingesetzten Komponenten führen. „Bisher kamen in diesem Umfeld in der Regel optische Drehgeber zum Einsatz. Sie liefern die Signale nahezu in Echtzeit und erreichen eine hohe Genauigkeit. Allerdings können sie aufgrund ihrer komplexen Mechanik empfindlich auf  raue Umgebungsbedingungen wie Staub, Vibration oder Temperaturschwankungen reagieren“, erklärt Stefan Horvatic, Leiter Produktmanagement bei der Pepperl+Fuchs Drehgeber GmbH.

Sensorkombination schafft neue Perspektiven

pepperl10215Herkömmliche magnetische Drehgeber waren jedoch bisher weder schnell noch genau genug, um in anspruchsvollen Industrieanwendungen die nötige Signalqualität zu liefern. Durch die Weiterentwicklung der Magnetfeld-Technologie hat der Automatisierer die Grenzen des bis dahin Machbaren überschritten und die Robustheit magnetischer Drehgeber mit hoher Präzision und Dynamik vereint. Die leistungsstarken Drehgeber der ENA58IL-, ENA36IL- und 42H-Baureihen arbeiten mit einem äußerst effektiven magnetischen Detektionsprinzip, das die etablierten Verfahren von Hall- und Wiegand-Sensor kombiniert. Mit hoher Präzision und Dynamik sind diese magnetischen Drehgeber nun in Applikationen einsetzbar, in denen bisher nur optische Ausführungen die Positionsaufgaben übernommen haben. „Mit ihren Feldbus- und Ethernet-Varianten, ihren kompakten Bauformen und Ausführungen, einschließlich der Heavy-Duty-Variante, sind die Einsatzgebiete der neuen Baureihen so vielseitig, dass es damit für Standardanforderungen im allgemeinen Maschinenbau immer eine Lösung gibt“, ergänzt Horvatic. Welche Maßstäbe die neuen Baureihen setzen, zeigen hoch anspruchsvolle Anwendungen aus den unterschiedlichsten Bereichen, von der Druckindustrie über die Getränkeabfüllung bis hin zur Roboter-Applikation oder zur Technologiefunktion 'Fliegende Säge'. Die vor allem im Outdoor-Einsatz verwendete Heavy-Duty-Drehgeberversion ist die kompakteste ihrer Klasse.

Sicherheit im Druckprozess

Druckmaschinen gehören zu den komplexesten Maschinen. Nur wenige hundertstel Millimeter dünne Papierbahnen, die mit bis zu 15 m/s über unzählige Walzen durch Farbtürme rasen, machen die hohen Anforderungen an die geforderte Genauigkeit deutlich. Die Bewegungen der Walzen müssen exakt abgestimmt sein, damit das Papier nicht reißt oder knittert und der Druck exakt an der richtigen Stelle erfolgt. Drehgeber, die die Walzengeschwindigkeiten steuern, müssen genau sein und sind starken Vibrationen ausgesetzt. Außerdem müssen sie resistent gegen Schmutz sein, da der unvermeidliche Farb- und Papierstaub die Funktion nicht beeinträchtigen darf. Mit ihrer hohen Auflösung und absoluten Genauigkeit von <0,1° garantieren die magnetischen Drehgeber der ENA58IL-Baureihe die geforderte hohe Präzision und Prozesssicherheit.

Präzise zum Abfüllen positioniert

Hohe Geschwindigkeiten sind auch in modernen Getränkeabfüllanlagen üblich. Hier werden bis zu 90.000 Dosen oder Flaschen pro Stunde mit Saft, Bier, Sprudel usw. befüllt. Entscheidend für einen zuverlässig funktionierenden Ablauf ist die genaue Positionierung der Behälter unter den Abfüllstutzen. Ist dies nicht gewährleistet, gehen Produkte verloren. Außerdem können die fehlgeleiteten Flüssigkeiten in Anlagenteile gelangen und diese verunreinigen, was zusätzliche Reinigungsarbeitet verursacht, aber auch die Anlagenkomponenten enorm belastet. Die verschleißfreien Drehgeber der ENA58IL-Baureihe gewährleisten dank ihrer Genauigkeit zuverlässig die präzise Positionierung der Behälter im hochdynamischen Abfüllprozess. Durch ihr robustes Design erfüllen sie die hohen Anforderungen in der Lebensmittelindustrie.

Besonders kompakt für enge Platzverhältnisse

Im Bereich der Achsen für Industrieroboter hatten Hersteller bisher die Qual der Wahl des passenden Drehgebers: präzise oder robust oder kompakt. Drehgeber erfassen hier die Bewegung der einzelnen Achsen eines Industrieroboters. Sie liefern damit die Grundlage für dessen Positionsbestimmung. Vor allem bei kleineren Robotern für niedrige Traglasten kann es in ihrem Innenleben sehr eng zugehen. In solchen Applikationen haben sich die Drehgebergrößen ENA36IL mit ihrem besonders kompakten Gehäuse von nur 36 mm bewährt. Sie erreichen ebenfalls Genauigkeiten von <0,1° und bieten eine Auflösung von bis zu 16 Bit.

Positionsdatenerfassung im Flug

Zu den ebenfalls hoch anspruchsvollen Drehgeber-Applikationen zählt die sogenannte 'Fliegende Säge' (Bild oben). Als Technologiefunktion für Bearbeitungsvorgänge im kontinuierlichen Materialfluss trifft man sie in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen und in nahezu allen  Branchen an. Sie wird nicht nur in ihren klassischen Bereichen mit Sägeblättern, Messern oder Scheren verschiedenster Art verwendet. Vom Stempeln, über Bohren oder Abfüllen bis hin zum synchronen Materialtransport erlaubt diese Funktion vielfältig ausgeführte Vorgänge. Vor allem bei schnellen Bewegungen wird die Synchronisierung der Vorschubachsen zur Herausforderung. Die magnetischen Absolutwert-Drehgeber der 0,1° Performance-Klasse von Pepperl+Fuchs erfüllen die hohen Anforderungen an die Präzision und Dynamik. Gleichzeitig eignet sich die robuste Magnetfeld-Technologie für die meist rauen Einsatzbedingungen.

Extrem robust im Outdoor-Einsatz

Für besonders raue Bedingungen die man beispielsweise im Outdoor-Einsatz von Nutzfahrzeugen oder von Mobil-Equipment vorfindet, steht die Heavy-Duty-Drehgeber 42H bereit. Diese werden vor allem bei anspruchsvolleren Applikationen verwendet wie bei der Positionierung von Auslegern an Kranfahrzeugen. Hier spielen Sicherheit und Genauigkeit eine wichtige Rolle. Geht die Bewegung des Kranauslegers zu weit, können schnell Mensch und Maschine zu Schaden kommen. Die 42H-Drehgeber sorgen für die Positionsbestimmung des Kranauslegers selbst unter hohen Schock- und Vibrationseinwirkungen. Die verschleißfreie Magnetfeld-Technologie bietet absolute Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer unter härtesten Bedingungen. Unter den kompaktesten Heavy-Duty-Drehgebern ihrer Klasse lassen sie sich einfach in mobile Maschinen integrieren.

Neuer Industriestandard mit Variantenvielfalt

Als erste magnetische Drehgeber arbeiten die ENA58IL mit einer Genauigkeit von <0,1° und Auflösung von bis zu 32 Bit in Multiturn-Ausführung. Da das analoge Signal direkt abgegriffen und ohne Umwege dem Ausgang zugeführt wird, bieten die ENA58IL eine Dynamik, bezogen auf die Zykluszeit von <80 µs. Damit können diese Drehgeber auch in Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie in den bereits beschriebenen Druckmaschinen eingesetzt werden. Die kompakte und robuste Bauweise in hoher Variantenvielfalt, mit allen gängigen elektrischen und mechanischen Schnittstellen – gepaart mit der neuesten magnetischen Abtasttechnologie – machen die ENA58IL zum neuen Industriestandard für Drehgeber. Highlights sind die Feldbus- und Ethernet-Varianten. Mit SSI, Profibus, Profinet und Ethercat bietet die Drehgeber-Serie ein sehr breites Anwendungsspektrum in jeder industriellen Umgebung.
Die hochentwickelte Magnetfeld-Technologie passt sogar in kleine Gehäuse mit lediglich 36 mm Durchmesser.

Die Baureihe ENA36IL umfasst die kompaktesten Drehgeber ihrer Art. Sie sind prädestiniert für beengte Platzverhältnisse wie beispielsweise in Industrieroboter-Achsen. Auch die Heavy-Duty-Variante 42H gehört zu den kompaktesten Drehgeber-Ausführungen. Selbst widrigste Umgebungsbedingungen mit extremen Schock- und Vibrationsbelastungen und hohe Lagerlasten sind kein Problem. Mit der extrem robusten Bauweise, einem Dichtungskonzept, welches bis zu IP69K zugelassen ist und einem Edelstahl-Gehäuse kommen die 42H überall dort zum Einsatz, wo hohe Zuverlässigkeit unter extremen Umweltbedingungen zählen. Mit den Schnittstellen CAN open, J1939, Analog und SSI eignet sich diese Drehgeberbaureihe für den Einsatz in mobilen Baumaschinen, Papiermühlen oder Krananlagen.
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Mi Sep 20 @10:00 Kompakt Forum: Antriebslösungen Veranstalter: Mitsubishi Electric
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Do Sep 21 Kompakt Forum: Robotik und Handhabungslösungen Veranstalter: Mitsubishi Electric
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