Inkrementale Drehgeber aus dem Baukasten als neuer Standard

Details: Veröffentlicht: 26.02.2013; Zuletzt aktualisiert: 26.03.2023; Zugriffe: 8797

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 einmodulares Drehgeber-Design, das Baumer als neuen Standard entwickelt hat: Die inkrementalen Drehgeber der "Opto Pulse"-Baureihe gibt es in allen gängigen Flanschversionen mit Voll- und Hohlwelle bis 15 mm, unterschiedlichsten elektrischen Anschlussmöglichkeiten und Strichzahlen bis 5000.

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 neue Baureihe durch umfangreiches Zubehör, angefangen von Montagewinkeln und Drehmomentstützen bis hin zu Messrädern und Kupplungen.

Inkrementale Drehgeber haben sich bei der Positionserfassung und Geschwindigkeitsmessung einen festen Platz erobert. Für jede Applikation den passenden Drehgeber zu finden, ist nicht unbedingt einfach, da es auch bei inkrementalen Drehgebern keine „eierlegende Wollmilchsau“ gibt. Praxisgerecht ist daher eine modulare Produktgestaltung, dank derer sich individuelle Anforderungen zu einem attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnis und innerhalb kurzer Zeit erfüllen lassen.

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Baumer präsentiert jetzt mit Opto Pulse 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 können.

Viele 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 dieser 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^-1 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.

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Die Kabel gibt es serienmäßig in den Standardlängen 1 oder 2 m. 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 elektrisch 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 . Mechanik, Abtastung und Elektronik der Opto Pulse Drehgeber eignen sich auch für diesen Einsatz.

Wichtige Grundlage für den optimalen Rund- und Planlauf ist die sorgfältig und exakt gefertigte Mechanik mit zwei verspannten Qualitätslagern. Der bewährte "Shaftlock" Lageraufbau wird sowohl bei Voll- als auch bei Hohlwellenausführungen eingesetzt. Er 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 kostenintensiven Stillständen sowie Reparaturen. Dabei liegen die maximal zulässigen Lagerlasten bei axial 40 N und radial sogar bei 80 N.

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 2000 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.

Konstruktionsdetails mit Praxisnutzen

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. Das gewährleistet auch unter ungünstigen Bedingungen eine sichere mechanische Verbindung. Der gesteckte Platinenanschluss verbessert die Schock- und Vibrationseigenschaften und leistet so einen entscheidenden Beitrag zur hohen Betriebssicherheit. Dagegen können bei den sonst üblichen Lötverbindungen mechanische Belastungen und natürliche Alterungsprozesse der verwendeten Lötlegierung zu Fehlfunktionen führen, vor allem bei dauernden Temperaturschwankungen oder Vibrationen.

Beide Vollwellen sind abgeflacht und sorgen damit für eine formschlüssige Verbindung, zum Beispiel mit einem montierten Messrad oder einer Wellenkupplung. Alle Hohlwellen sind geschlitzt ausgeführt und bieten so sicheren Halt auf der Welle, verringern Vibrationen und erlauben eine höhere Wellentoleranz.

Die Drehgeber erfüllen serienmäßig die Anforderungen der Schutzart IP65 und mit zusätzlicher Wellendichtung IP67. Das passende, optimal dimensionierte und maßlich genau abgestimmte Zubehör erleichtert Montage und Integration in die jeweilige Anwendung. Dank dieses „Alles- aus einer-Hand“-Prinzips funktioniert das Zusammenspiel zwischen Drehgeber und Zubehör reibungslos. Zum umfangreichen Zubehörprogramm gehören unterschiedliche Montagewinkel, Statorkupplungen und Drehmomentstützen ebenso wie Messräder oder Balg-, Federscheiben und Doppelschleifen-Kupplungen, die verschiedensten Anwendungsanforderungen gerecht werden.

Der Autor Wolfgang Jarausch ist Senior Marketing Manager, Motion Control, bei der Baumer Group.