In der Aprilausgabe im Jahr 1992 berichtet die IEE über das Geber-Tandem 290 von Lenord+Bauer. Grundbaustein des Tandemgebers war und ist noch immer der magnetisch-inkrementale Drehgeber GEL 292. Der Tandemgeber wurde speziell für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Redundanz entwickelt. Dafür wurden mehrere unabhängig voneinander arbeitende Geber als eine Einheit auf der Antriebswelle montiert. Außerdem waren weitere konstruktive Maßnahmen nötig, um die Einbaulänge des Gebersystems möglichst klein zu halten. Denn der Geber darf nicht zu groß werden, um in der Praxis keine Probleme zu machen. Der Tandemgeber wird für jeden Anwendungsfall individuell zusammengestellt und sorgt durch die flexible Konzeption für eine echte Redundanz verschiedener Signale. Die Maßverkörperung der eingesetzten Drehgeber ist robust ausgeführt, um auch extremen Stößen und Vibrationen standzuhalten. Die magnetischen Sensoren sind widerstandsfähig gegen ungünstige Umweltbedingungen wie Schmutz, Öl, Feuchtigkeit oder Kondensation durch Temperaturunterschiede. Der Drehgeber enthält Lager, die für einen wartungsfreien, langlebigen Betrieb unter rauen Einsatzbedingungen sorgen. Im alten System konnte der magnetisch-inkrementale Drehgeber GEL 293 oder ein Winkelkodierer vom Typ 150 als Abschlusselement eingesetzt werden. Neu ist die Einbindung eines magnetisch-absoluten Drehgebers der Serie GEL 235 als Abschlusselement, der standardmäßig mit SSI-Schnittstelle ausgeführt ist. Dieser löst die optischen Winkelkodierer GEL 155 und GEL 158 ab.
Baukasten-System
Die Tandem-Lösung macht die Montage unterschiedlicher Geber in einem verhältnismäßig kurzen Bausatz möglich, weil eine flexible Kupplung im Drehgeber integriert ist. Zentraler Grundbaustein des Tandemgebers ist der Drehgeber GEL 292, der in jedem Tandem-System mindestens einmal vorhanden sein muss. Die magnetisch-inkrementalen Drehgeber sind mit einer flexibel gelagerten Hohlwelle ausgestattet, in die passgenaue Kupplungselemente montiert werden. Über diese Elemente werden die Geber platzsparend aneinander gebaut. Damit lässt sich mit klassischen Mitteln einfach Redundanz darstellen. Das Abschlusselement eines Tandemgebers kann ein inkrementaler Drehgeber mit Hohlwelle GEL 293 oder ein magnetisch-absoluter Drehgeber mit Synchroflansch GEL 235 sein. Die magnetisch-inkrementalen Drehgeber GEL 292 und GEL 293 sind technisch identisch und unterscheiden sich lediglich in der Gehäusebauform. So lassen sich die Forderungen aus der Prozessautomatisierung und -datenerfassung realisieren, Abläufe gleichzeitig kontrollieren und sichern zu können.
Die magnetisch-inkrementalen Drehgeber GEL 292 und 293 arbeiten mit differentiellen, magnetfeldabhängigen Sensoren und einem im Gehäuse integrierten Präzisions-Messzahnrad. Die Präzisions-Messzahnräder aus ferromagnetischem Stahl sind resistent gegen Stoß und Vibration. Die Sensoren tasten berührungslos dessen Zahnstruktur ab und geben Sinus- und Cosinus-Signale aus. Die integrierte Auswertelektronik wandelt die analogen Sensorsignale in inkrementale Ausgangssignale um. Insgesamt bieten die Drehgeber Betriebssicherheit über einen langen Zeitraum, da magnetische Messverfahren keiner Alterung unterliegen. Die seinerzeit eingesetzten Winkelkodierer GEL 155 und GEL 158 arbeiteten nach dem optischen Messprinzip. Eine im Winkelkodierer auf der Geberwelle montierte Codescheibe wird mit optischen GAAIAs–Dioden und photoempfindlichen Sensoren abgetastet. Dieses Verfahren hat aber gerade unter schwierigen Bedingungen Nachteile. Im Extremfall kann es zum Ausfall des Systems kommen.
Es wird magnetisch
Aus diesem Grund hat Lenord+Bauer die magnetisch-absoluten Drehgeber GEL 235 entwickelt. Kern dieser Technik ist die berührungslose Abtastung einer integrierten, präzisen Codescheibe aus ferromagnetischem Stahl, der sogenannten Stegscheibe. Magneto-resistive Sensoren (MR-Sensoren) tasten die drei Spuren der Codescheibe ab. Die Phasenlage der drei Sinussignale ist eindeutig innerhalb einer Umdrehung. Basierend auf dem Nonius-Prinzip wird die Phasenlage ausgewertet und liefert mit hoher Auflösung und Genauigkeit die Absolutposition. Das integrierte mechanische Getriebe erfasst die Anzahl der Umdrehungen, so liefert der Geber eine Auflösung von bis zu 28 Bit. Das Gehäuse aus eloxiertem Aluminium ist hermetisch verschlossen und spritzwassergeschützt (Schutzart IP67). Die doppelt gelagerte Geberwelle des GEL 235 bildet mit der metallischen Codescheibe eine robuste metallische Einheit, auf die thermische Effekte praktisch keinen Einfluss haben. Die Montage der Codescheibe und der metallischen Achse durch selbst justierende Technik sorgt für zentrische Genauigkeit. Der Basisgeber liefert die Positionswerte im Binär- oder Gray-Code über eine schnelle Synchron-Serielle-Schnittstelle (SSI), diese überträgt die Positionsdaten mit einer Taktrate von bis zu 2 MHz. Mithilfe von aufsteckbaren Bushauben kann der GEL 235 in ein CAN-open-, Ethercat-, oder Profibus-DP-Netz eingebunden werden. Auch die Ausgabe von Stromsignalen ist über eine parametrierbare 4-bis-20-mA-Schnittstelle in einer Bushaube möglich.
Melanie Feldmann
(mf)
