Wenn in einer Anlage oder Maschine kleine Baugruppen ausfallen, stehen die Kosten für das Ersatzteil meist in keinem Verhältnis zum Schaden durch den Produktionsstillstand. In der Papierindustrie beispielsweise bewegen sich die Kosten pro Stunde Produktionsausfall in einer Größenordnung von 5.000 Euro und mehr. Da Drehgeber (Bild 2) zu den Schlüsselbauteilen aktueller Maschinen- und Anlagensteuerungen gehören, liegt es nahe, diese Komponenten mit einem Diagnosesystem auszurüsten, das kontinuierlich die interne Funktionalität des Drehgebers überwacht und so eine Grundlage bietet, um Wartungsmaßnahmen rechtzeitig einzuleiten. Die in Fertigungsanlagen eingesetzten Drehgeber sind oft hohen mechanischen Belastungen in Form von Schock und Vibration sowie erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Die folgenden typischen Bauteil-Spezifikationen spiegeln solche Belastungen wider: Schwingfestigkeit bis 10g, Stoßfestigkeit bis 100g, axiale Last 100N und radiale Last bis 300N. Unter diesen Rahmenbedingungen muss immer noch eine Positioniergenauigkeit von 0,1mm gegeben sein. Typische Ausfallursachen bei Drehgebern Es ist also kein Wunder, wenn sich ein Drehgeber trotz hoher Robustheit \’verabschiedet\‘. Zu den typischen Ursachen für Drehgeberausfälle gehören ausgelaufene Kugellager durch schlechte Montage: Die Verbindung des Drehgebers mit der Welle des Motors erfolgt entweder über eine Kupplung (typisch für Wellengeber) oder durch Aufstecken auf den Schaft des Motors (typisch für Hohlwellengeber). Dabei wird der Drehgeber über eine Drehmomentstütze gegen die Drehung abgestützt. Werden hier die vorgegebenen Mindesttoleranzen nicht eingehalten, treten Unwuchten auf, die zum vorzeitigen Verschleiß der Kugellager führen. Die Folge ist eine Taumelbewegung der Inkrement-Scheibe. Einzelne Bereiche verlieren an Kontrast, was wiederum den Verlust einiger Impulse nach sich zieht. Der Drehgeber funktioniert dann zwar noch, doch der gesamte Antrieb wird unruhig, da der Umrichter diese Schwankungen auszugleichen versucht. Unwuchten am Antrieb können Lötstellen und (Klemm-) Kontakte über Gebühr beanspruchen, sodass schlechte Kontaktierungen sporadische Fehler hervorrufen. Verschmutzung, Feuchtigkeit und Überhitzung des Drehgebers Verschmutzung im Drehgeber führt dazu, dass sich Staubpartikel auf der Inkrementscheibe niederlegen. Dann erkennt der Drehgeber zwei Teilstriche als einen und liefert folglich einen Impuls zu wenig. Das passiert z.B. bei Montage unter schwierigen Bedingungen mit hohem Staubaufkommen, wenn die Anschlusshaube geöffnet wird. In diesen Fällen empfiehlt sich der Einsatz von Varianten mit außenliegendem Steckverbinder. Auch Feuchtigkeit im Stecker oder im Gehäuse verursacht Fehler. Werden beispielsweise zu dünne Kabel verwendet, kann durch die Kabelverschraubung Feuchtigkeit in den Drehgeber eindringen und zu sporadischen Fehlfunktionen führen. Auch die Überhitzung kann Ursache für einen Ausfall sein. Da die Drehgeber häufig hinter einem Lüfter angebracht sind, wird die Abluft des Motors über den Drehgeber geleitet. Ist nun etwa ein Lager am Motor selbst defekt, kann auch die heiße Abluft des Motors zum Geberausfall führen. Mögliche Fehlinterpretationen durch den Umrichter Ein Manko in vielen Anwendungen besteht darin, dass die Drehgeberüberwachung nur am Umrichter realisiert ist. Zwischen ihm und dem Drehgeber liegen jedoch genügend Kabel und Klemmverteiler, um Probleme zu bereiten. So kann z.B. ein gequetschtes Kabel zu Signalunterbrechungen führen, die vom Umrichter irrtümlich als Drehgeberfehler interpretiert werden und folglich den Anwender zum Austausch einer Komponente veranlassen, ohne den eigentlichen Fehler behoben zu haben.Damit sich solche Fehldiagnosen und überraschende Drehgeber-Ausfälle vermeiden lassen und sich diese vielmehr \’vorankündigen\‘, hat Leine & Linde mit dem Advanced Diagnostic System (ADS) ein Frühwarnsystem in seine Drehgeber integriert. Integriertes Frühwarnsystem – Advanced Diagnostic System
Leine & Linde AB
