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„Blauen LED gehört die Zukunft bei den optischen Inkrementalgebern“, sind Matthias Padelt (rechts), Geschäftsführer von Pepperl + Fuchs Drehgeber, und Stefan Horvatic, Leiter Produktmanagement, überzeugt. Redaktion IEE

Wie kam es zur Entscheidung, bei der neuen Drehgeber-Generation auf blaues Licht zu setzen?

Stefan Horvatic: Optische Dreh­­­­geber basieren meist auf infrarotem Licht und diese Technologie ist seit Jahrzehnten nahezu unverändert im Einsatz. Vor zwei Jahren hat die Firma IC-Haus einen Abtast-Chip speziell für blaue LEDs auf den Markt gebracht. Im Bereich Inkrementalgeber sind wir jetzt der erste große Anbieter, der diese Technologie nutzt.

Das blaue Licht hat den Vorteil, dass es kurzwelliger ist und dadurch hochfrequenter. Ein Beispiel aus dem Consumerbereich , das die Vorteile aufzeigt, ist das Thema Blu-ray versus CD oder DVD. Früher wurde die CD mit einem Infrarotlicht ausgelesen, dann kam die DVD mit kürzerer Wellenlänge im roten Bereich, gefolgt von Blu-ray mit einer blauen LED als Lichtquelle. Bei den Blu-rays hat sich so das Speichervolumen enorm erhöht, bei unseren Drehgebern die Präzision und Robustheit.

Wie ist hier der Zusammenhang?

Stefan Horvatic: Wenn kurzwelliges Licht auf eine Kante stößt, ist die Lichtintensität hinter dieser Kante stärker und erhöht so den Kontrast. Deswegen kann ich mit blauem Licht schärfer ausleuchten und so feinere Strukturen besser detektieren.

Durch die bessere Abtastung der Codescheibe wird der Inkrementalgeber also entsprechend präziser?

Matthias Padelt: Wir nutzen die kürzeren Wellenlängen nicht nur, um feinere Strukturen aufzulösen. Uns ist wichtig, dass das System robuster gegen äußere Einflüsse wird. Dabei kommen uns die Eigenschaften des blauen Lichts zu Gute. Denn Infrarot-basierte Drehgeber müssen sehr fein justiert sein, gerade was den Abstand der Scheibe zur Blende angeht. Und das stellt sehr hohe Anforderungen generell an das Personal und an den Produktionsprozess.

Welche Rolle spielt hier das blaue Licht?

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Anwender können sich über den höheren Wirkungsgrad Ihres Regelsystems freuen. Matthias Padelt Redaktion IEE

Matthias Padelt: Wir nutzen hier zwei Vorteile: Zum einen können wir mit Bluebeam größere Abstände zwischen Scheibe und Blende realisieren – im Vergleich zu Infrarot mehr als verdoppeln. Außerdem steigt die Signalgüte deutlich an. Praktisch nutzen wir die Möglichkeiten des blauen Lichts nicht nur in eine Richtung. Plakativ gesprochen haben wir 50 Prozent in die Präzision und 50 Prozent in die Robustheit gesteckt.

Stefan Horvatic: Wir heben damit das Commodity-Produkt Inkrementalgeber auf ein höheres Niveau und können so neue Applikationsfelder erreichen. Daher statten wir alle optischen Drehgeber künftig mit der Bluebeam-Technologie aus.

Matthias Padelt: Wir hätten auch einen High Precision-Geber entwickeln können, wenn wir unser bewährtes Aufbauprinzip weiterhin verwendet hätten. Aber in diese Richtung wollen wir nicht. Wir wollten einen Geber, der hinsichtlich Präzision und Robustheit besser ist als die Konkurrenz und gleichzeitig mehr Flexibilität in der Produktion bietet.

Stefan Horvatic: Was man allerdings ganz klar sagen muss: Es gibt durchaus Drehgeber mit der Genauigkeit die Bluebeam bietet. Aber das sind dann alles eher Spezialdrehgeber, die wurden ex­tra für die jeweiligen Applikationen aufwändig gefertigt. Wir liefern diese Performance jetzt mit einem Standardportfolio.

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Für mich gibt es keinen Grund mehr, auf Infrarot zu setzen. Stefan Horvatic Redaktion IEE

Welche Werte haben sich verbessert?

Stefan Horvatic: Vor allem die elektrischen Kennwerte bezogen auf die Signalgüte haben sich verbessert. Zum Beispiel können wir nun eine Toleranz der Phasenlage von A zu B weit unter 10 Prozent über alle verfügbaren Varianten garantieren. Neben der Abtastung haben wir natürlich sehr viel Wert auf das mechanische Design gelegt. Beispielsweise haben wir jetzt auch verblockte Lager. Das heißt, ein Bund verhindert, dass die Kugellager bei zu starker Belastung durchgedrückt werden.

Matthias Padelt: Eigentlich müssen die Drehgeber als messendes Bauteil ohne Last eingebaut werden. De facto ist es aber so, dass auch sie unter Lagerlasten stehen. Die radialen Lasten sind dabei nicht so kritisch. Allerdings war die axiale Last immer problematisch. Die hat im Laufe der Zeit die Achse eingedrückt. Jetzt haben wir diese verblockten Lager, bei denen die Last gegen einen Kragen drückt, der die Last abfängt.

Stefan Horvatic: Bei den Themen Schock und Vibrationen erreichen wir mittlerweile Werte von 300 g Schock und 30 g Vibration. Damit liegen wir deutlich über dem Marktstandard. Auch hier kommt der Vorteil der Bluebeam-Technologie zum Tagen, weil die Signalgüte bei hohen mechanischen Belastungen besser ist als bei vergleichbaren Drehgebern. Diese hohen Schock- und Vibrationswerte werden gefordert in Offshore- beziehungsweise in Heavy Duty-Anwendungen sowie bei Mobile Equipment oder bei starken Beschleunigungen. Die erreichten Werte haben sich verdreifacht, wenn man sie mit denen von vor drei Jahren vergleicht. Allerdings hat sich in den letzten ein bis zwei Jahren auch ein gewisser Wettbewerb breitgemacht unter den Mitstreitern, wer den robustesten Standard-Drehgeber hat. Dabei ist diese Robustheit in vielen Anwendungen nicht einmal gefordert.

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