Vielfältige Anforderungen, wie z.B. Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse, geringer Bauraum, hohe Auflösung, schnelle Auswertung oder einfache Montage, setzen unterschiedliche Drehgeber-Lösungen voraus. In allen Fällen erfasst die Sensorik die Bewegung einer Antriebswelle. Ein inkrementaler Drehgeber sendet eine Impulsfolge in Form von rechteck- oder sinusförmigen Signalen. Ein absoluter Drehgeber hingegen gibt einen konkreten Positionswert weiter, wobei zwischen Singleturn (eine Umdrehung) und Multiturn (mehrere Umdrehungen) unterschieden wird. \“Welche Technologie und Schnittstelle eingesetzt wird und welcher Drehgebertyp die gestellte Messaufgabe am besten erfüllt, entscheidet die jeweilige Anwendung\“, erläutert Markus Caspari, Category Manager bei Distrelec.
Autark dank EnDra
Ein mobiler Autokran benötigt z.B. ein Messsystem, das nicht nur den Drehwinkel des Turms, sondern auch die Auszugslänge des Kranarms und der Stützen zuverlässig misst. Caspari weiter: \“Aus der Kombination dieser Werte mit anderen Parametern kann ein Sicherheitssystem den Bediener vor Überlastbereichen warnen, oder Überlastsituationen automatisch verhindern.\“ Zur Messung von Winkelpositionen dienen in der Regel Absolutwertgeber mit Singleturn. Da es sich in diesem Fall um eine Outdoor-Anwendung handelt, werden Geber mit weiten Temperaturbereichen genutzt. Eine mittlere Genauigkeit reicht hier aus. Eine hohe Schutzart ist in den meisten Fällen nicht nur wegen klimatischer Einflüsse, sondern auch wegen der Reinigung mit Dampfstrahlern erforderlich. Je nach Anflanschung an den sich drehenden Turm sind ebenso die zulässigen Lagerlasten zu berücksichtigen. Für Messungen, die über eine Umdrehung hinausgehen, z.B. aufgrund einer Kraftreduzierung durch Untersetzung mittels Getriebe, werden Absolutwertgeber mit zusätzlichem Multiturn eingesetzt. Damit Windkrafträder oder komplexere Solaranlagen effizient arbeiten, werden sie mit Drehgebern nach der Energiequelle ausgerichtet. \“Bei Windkrafträdern sorgen Winkelcodierer dafür, dass Turm und Rotorblätter in die richtige Position bezüglich des Windes gestellt werden. Bei Solaranlagen richten sie die Kollektorflächen optimal zur Sonne aus. Dabei misst man die Positionen direkt am Motor über die Umdrehungen der Antriebswelle, was den Installationsaufwand erheblich reduziert\“, beschreibt Distrelec-Manager Caspari. Neben der Staubbeständigkeit in Wüsten oder Salzwasserresistenz in Offshore-Anlagen benötigen Drehgeber auch einen erhöhten elektrischen Schutz gegen Überspannung. Aufgrund der rauen klimatischen Bedingungen sollten sie idealerweise keine Batterien oder anfälligen mechanischen Teile enthalten. Diese Anforderung erfüllt eine Serie neu entwickelter batterie- und getriebeloser Absolutwertgeber von Wachendorff Automation. Die angebotenen Modelle sind wartungs- und verschleißfrei, umweltfreundlich und energieeffizient und ermitteln die Anzahl der Umdrehungen sowie die Drehrichtung mit einem Energiedraht (EnDra). Ein Permanentmagnet kumuliert im Draht soviel Energie, dass an definierter Position die Informationen \’Umdrehung\‘ und \’Drehrichtung\‘ in die Auswerteelektronik übertragen werden. Eine externe Energiezufuhr mittels Batterie ist hierzu nicht erforderlich, was das System absolut autark macht. Alle Drehbewegungen werden auch im stromlosen Zustand erfasst und nach Spannungswiederkehr an die Auswerteeinheit gesendet.
Ablösen veralteter Technologien
Die Vorteile, die sich aus der neuen Technologie ergeben, sind groß und haben nach Ansicht von Dieter Schömel, Produktmanager bei Wachendorff, das Potential, den Markt für Multiturn-Drehgeber nachhaltig zu verändern. \“Allein in Deutschland könnte rund eine Viertelmillion Batterien und Getriebe pro Jahr eingespart und veraltete Technologie abgelöst werden. Auch aufgrund des Umweltschutzes ist es sinnvoll, sich in diese Richtung zu orientieren\“, unterstreicht Schömel. Die geringeren Material- und Produktionskosten erschließen zudem völlig neue Einsatzgebiete. Schömel ist davon überzeugt, dass Einschränkungen, wie sie durch Temperaturempfindlichkeit, Platzbedarf, Wartungspflicht, Umweltbelastung und Entsorgungsbedarf bestehen, damit der Vergangenheit angehören. \“Außerdem entstehen neue Einsatzfelder in Bereichen wie Windenergie, Medizintechnik, Aufzugstechnik, mobile Arbeitsmaschinen sowie im Anlagen- und Maschinenbau\“, ergänzt der Produktmanager. \“Die hochwertigen batterie- und getriebelosen Absolutwertgeber überzeugen durch Präzision sowie wartungs- und verschleißfreien Betrieb\“, meint Markus Caspari. Durch Verzicht auf Batteriepufferung und Verringerung der mechanischen Komponenten haben die Sensoren eine hohe Ausfallsicherheit. Im stromlosen Zustand geht der Positionswert nicht verloren. Veränderungen werden präzise erfasst und eine Referenzfahrt vom Startpunkt aus ist nicht erforderlich, wenn wieder Strom anliegt. \“Da ein Auswechseln der Batterien entfällt, kommt es zu geringeren Stillstandszeiten der Produktionsanlagen. Die Betriebs- und Wartungskosten werden so erheblich gesenkt\“, gibt der Distrelec-Manager zu bedenken. Auch wenn es darum geht, den Betriebszustand aus Gründen der Qualitätssicherung lückenlos zu dokumentieren, ist das batterielose System nach Aussage Casparis deutlich im Vorteil.
