Die neuen ENA58IL und ENA36IL sind die ersten Vertreter einer innovativen Baureihe hochpräziser Drehgeber mit magnetischem Abtastprinzip, die die Grenzen des technisch Machbaren neu definieren. Pepperl+Fuchs vereint darin die Attribute der Magnetfeld-Technologie mit Leistungsmerkmalen, die bisher nur optische Drehgeber bieten konnten. Mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1° und hoher Robustheit ermöglichen sie im allgemeinen Maschinenbau und der Fabrikautomation perfekte Anwendungen mit einem neuen Maß an Flexibilität und Performance.
Drehgeber gehören heute zur Standard-Bewegungssensorik, die in nahezu allen Bereichen der Fabrikautomation, respektive des allgemeinen Maschinen- und Anlagenbaus eingesetzt wird. Sie sind die ideale Lösung um physikalische Größen wie Drehzahlen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen oder Wege, beziehungsweise Positionen bewegter Komponenten zu erfassen. Neben rotatorischen Bewegungen lassen sich mit Hilfe von beispielsweise Spindeln, Zahnstangen, Messrädern oder Seilzügen auch lineare Bewegungen abfragen. Die typischen Einsatzgebiete reichen von der Förder-, Handhabungs-, oder Verpackungstechnik über die Werkzeugmaschine bis zum Prüfgerät und weit darüber hinaus in Applikationen von Nutzfahrzeugen oder Mobile-Equipment bis in Anlagen zur Energiegewinnung, wie etwa Windkraftanlagen. Vor allem die letztgenannten Applikationsbereiche sind, auf Grund von teils extremen Umgebungsbedingungen und Belastungen, seit jeher Hauptanwendungsfelder für Drehgeber mit magnetischem Abtastprinzip.
Wachsende Anforderungen an die Bewegungssensorik
Doch auch im Umfeld der industriellen Automation stellen immer schwierigere Bedingungen steigende Anforderungen an die Bewegungssensorik. Prozesse werden immer schneller, Taktzeiten immer kürzer und steigende Produktivität sowie wachsende Ansprüche an die Prozesssicherheit und die Produktqualität führen zu immer höheren Belastungen der Fertigungseinrichtungen und den darin eingesetzten Komponenten. Dies gilt besonders für die vielen Produktionsbereiche, die ohnehin schon geprägt sind von Schmutz, Metallspänen, Ölen, aggressiven Emulsionen, hohen Temperauren, Vibrationen, Erschütterungen oder Schockbelastungen. Außerdem nimmt in nahezu allen Branchen der Automatisierungsgrad zu, wodurch die Anforderungen an die Prozesssicherheit der Komponenten ebenfalls wachsen, um Ausfallzeiten zu vermeiden.
"Abgesehen vom treibenden Ideal der Null-Fehler-Produktion werden in vielen Industriezweigen immer größere Anlagen eingesetzt, während in anderen Bereichen die Produkte kleiner und demzufolge Einrichtungen wie Förder- oder Handlingsysteme filigraner werden", ergänzt Stefan Horvatic. Der zuständige Produktmanager bei der Pepperl+Fuchs Drehgeber GmbH spricht damit die wesentlichen Merkmale der neuen ENA58IL/ ENA36IL Drehgeber mit magnetischem Abtastprinzip in einem Atemzug an, nämlich: Robustheit, gepaart mit Genauigkeit, bei gleichzeitig sehr kompakter Bauform. Denn größere Anlagen mit größeren zu bewegenden Massen führen wie die oben bereits ausgeführten Faktoren, ebenfalls zu höheren Belastungen der Komponenten und damit der Sensoren, die schließlich als Bindeglieder zwischen Mechanik und Steuerung davon in besonderem Maß betroffen sind. Gleichzeitig entstehen aber auch im Hinblick auf die Genauigkeiten besondere Herausforderungen. Andererseits werden in kleineren und kompakteren Anlagen Faktoren wie Platz, sprich Bauraum sowie Dynamik zu bestimmenden Merkmalen bei der Wahl der am besten geeigneten Sensorik.
Robuste Technologie
Die generellen Vorteile der Magnetfeld-Technologie in Drehgebern sind allen voran die extreme Robustheit sowie die außerordentlich kompakte Bauform. Entscheidend ist, dass es sich bei der magnetischen Drehgeber-Technologie um ein berührungsloses Abtastprinzip handelt, das von Umwelteinflüssen unberührt bleibt und zuverlässig präzise Messwerte liefert. Außerdem ist die Bauweise ebenso kompakt wie robust und kommt ohne mechanische Bauteile aus. Die hochentwickelte Magnetfeld-Technologie passt sogar in kleine Gehäuse mit lediglich 36 Millimeter Durchmesser. Sie basiert auf einem Zwei-Achsen Hall-Sensor, der über ein rotierendes Magnetfeld ein Sinus- bzw. Kosinussignal erzeugt. Dieses Signal wird über einen internen Prozessor bearbeitet, sodass der Prozesswert dem Ausgangswert eines Absolutwert-Drehgebers mit optischer Abtastung gleicht.
Ein zusätzlicher Wiegand-Sensor macht daraus einen Multiturn-Absolutwert-Drehgeber. Ein über dem Wiegand-Sensor rotierendes Permanent-Magnetfeld erzeugt im Kern des Wiegand-Sensors einen Wechsel der Magnetfeldrichtung. Dies führt zu einer Induktionsspannung in der darüber gewickelten Spule. Somit steht immer bei Magnetfeldrichtungswechsel, also jeweils zwei Mal pro Umdrehung, Energie zur Verfügung. Diese dient zur elektronischen Zählung der Umdrehungen und Speisung der Elektronik. Eine interne Batterie zur Speisung der Elektronik ist folglich nicht mehr notwendig. Das macht die Drehgeber unabhängig von Spannungsausfällen. Es ist vollkommene Datensicherheit gewährleistet und beim Wiederhochfahren stehen alle Positionswerte zur Verfügung.
'R'evolutionäre Entwicklung
Solche Drehgeber gehören bei Pepperl+Fuchs schon seit Jahren zum Produktportfolio. "Deren aktuelle Weiterentwicklung erfolgte vornehmlich im Bereich der Elektronik sowie unter Einsatz hoch präziser Fertigungsmethoden", erklärt Horvatic. Darüber hinaus tragen modernste 14 Bit Hall Sensoren und eine optimierte Magnettechnologie sowie spezielle Softwareanpassungen zur Realisierung der neuen ENA58IL bei: Genauigkeiten bis 0,1°, mit einer Auflösung von bis zu 16 Bit (in Multiturn-Ausführung gesamt bis 32 Bit) und eine Dynamik, bezogen auf die Zykluszeit von < 80 µs, sprechen für sich.
Die neuen Multiturn-Absolutwert-Drehgeber ENA58IL/ ENA36IL von Pepperl+Fuchs gibt es künftig in Ausführungen mit 58 und 36 Millimeter Durchmesser. Es stehen Varianten mit Steckhohlwellen- und Vollwellen-Anbindung sowie alle gängigen Flanscharten wie Klemm- oder Servoflansch zur Verfügung. Zum Produktstart sind die magnetischen Multiturn-Absolutwert-Drehgeber mit SSI-Schnittstelle (Synchron-Serielles-Interface) ausgestattet. Künftig werden auch Feldbusschnittstellen sowie Industrial-Ethernet-Schnittstellen adaptiert.
Resümee
Dank ihrer extrem präzisen und robusten Technologie, ihrer Genauigkeit und Dynamik sowie ihrer einzigartig kompakten Bauform, stellen die neuen magnetischen Multiturn-Absolutwert-Drehgeber adäquate Lösungen für die immer anspruchsvoller werdenden Umgebungs- und Einsatzbedingungen im industriellen Umfeld der Fertigungsautomation und des allgemeinen Maschinenbaus dar. Ihre Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer erhöht die Prozesssicherheit und reduziert gleichzeitig den Aufwand für Wartung bzw. Service gegen Null. Mit ihrer extrem hohen Genauigkeit bringen die ENA58IL Fertigungs- und Prozesseinrichtungen dem Ziel der Null-Fehler-Produktion immer näher. Darüber hinaus sorgen diese Drehgeber passend für ein breites Anwendungsspektrum mit gängigen Anforderungen für mehr Effizienz, Flexibilität und Performance.
