Sensorik Absolut-Multiturn-Drehgeber mit 30 mm Durchmesser

Autor / Redakteur: Ralph Werren / Karl-Ullrich Höltkemeier

Optischer oder magnetischer Drehgeber – das ist aufgrund der großen Entwicklungsschritte bei magnetischen Drehgebern immer öfter die Frage. Magnetische Drehgeber verfügen über eine extreme Robustheit, welche höchste Zuverlässigkeit und Lebensdauer garantiert. Baumer hat jetzt, mit dem MAGRES BMMH 30 einen magnetischen Absolut-Multiturn-Drehgeber im Programm, welcher mit einer Baugröße von lediglich Ø 30 mm aufwartet.

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1 Der Neue: Absolut-Multiturn Drehgeber MAGRES BMMH 30. Bilder: Baumer
1 Der Neue: Absolut-Multiturn Drehgeber MAGRES BMMH 30. Bilder: Baumer
( Archiv: Vogel Business Media )

Wo gehobelt wird, fallen Späne. Dieses Sprichwort gilt auch für viele Einsatzbereiche von Drehgebern. Denn oft werden diese in Umgebungen eingesetzt, wo sie Vibrationen und Schocks ausgesetzt sind. Auch Verschmutzungen durch Staub oder Flüssigkeiten stellen oft eine Belastung dar.

Die Optimierung des Platzbedarfs von Anlagen ist ein Anliegen vieler Hersteller. Die Baugröße der eingesetzten Komponenten spielt hierbei eine immer größere Rolle. Kompakte Drehgeber mit vielseitigen Anschlussmöglichkeiten sind hier gefordert. Außerdem benötigen immer mehr Einsatzbereiche ein absolutes Ausgangssignal, d.h. die aktuelle Winkelposition wird jederzeit eindeutig ausgegeben und steht direkt nach dem Einschalten zur Verfügung – Referenzfahrten wie bei inkrementellen Drehgebern sind dann nicht mehr nötig.

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Optische Drehgeber – manchmal zu genau

Obwohl optische Drehgeber den Magnetischen bezüglich Auflösung und Genauigkeit in der Regel überlegen sind, eignen sie sich nur bedingt für die oben beschriebenen Einsatzgebiete. Sie enthalten eine optische Impulsscheibe, meist aus Glas oder Kunststoff. Diese neigt bei Vibrationen zu Schwingungen und kann dadurch zerkratzt werden. Bei stärkeren Schlägen kommt es zum Bruch und somit zum Totalausfall des Drehgebers.

Daneben hängt die Funktion optischer Drehgeber entscheidend von höchster Sauberkeit im Gehäuseinneren ab. Betauung der Optik, die durch Feuchtigkeit oder Temperaturwechsel beispielsweise in Kältehallen oder im Aussenbereich entstehen kann, führt sofort zu Messfehlern oder sogar zum Ausfall. Das Eindringen von Staub oder Flüssigkeit beeinträchtigt die Funktion ebenfalls beträchtlich und führt früher oder später zum Totalausfall des Drehgebers.

Generell ist bei optischen Drehgebern die Schutzart begrenzt, da eine hermetische Kapselung auf Grund der Bauweise mit Lager technisch nicht möglich ist. Hohe Auflösung ist bei optischen Drehgebern nur durch die Verwendung von Impulsscheiben mit entsprechend grossem Durchmesser zu erreichen. Dies führt automatisch zu größeren Gehäusedurchmessern.

Drehgeber erfasst die Singleturn-Position nicht optisch, sondern magnetisch

Die meisten Hersteller greifen auf Standard-Erfassungskomponenten zurück, wobei die Auflösung bei 8192 Positionen pro Umdrehung und 65’536 Umdrehungen liegt. Aufgrund der hohen Wiederholbarkeit und der begrenzten Anzahl der erfassten Umdrehungen wird in der Anwendung meist mit großen Spindelsteigungen gearbeitet. Bei einer Spindelsteigung von 5 mm pro Umdrehung und einer typischen Wiederholbarkeit des optischen Drehgebers von 0,05° ergibt sich theoretisch eine Positioniergenauigkeit von 0,0006 mm. Diese Genauigkeit ist meist überspezifiziert und wird aufgrund der mechanischen Toleranzen in der Anlage auch nicht erreicht, muss aber bezahlt werden.

Neue Magnetische Drehgeber – robust und ausreichend präzise

Die Drehgeberfamilie MAGRES von Baumer erfasst die Singleturn-Position nicht optisch, sondern magnetisch. Bei einer Wiederholbarkeit von 0,3° und einer angenommenen Spindelsteigung von 5 mm pro Umdrehung ergibt sich eine Positioniergenauigkeit von 0,004 mm, die durch die Reduzierung der Spindelsteigung erhöht werden kann.

Ein weiteres Highlight dieser Drehgeber ist die patentierte, magnetische Multiturn-Abtastung. Durch die Verwendung eines innovativen elektronischen Getriebes ist Baumer in der Lage, mit einem Minimum an Bauteilen eine berührungslose und verschleißfreie Multiturn-Abtastung mit höchster Lebensdauer zu realisieren. Hierfür sind keinerlei bewegliche Zahnräder oder optische Komponenten nötig. Es genügen magnetische Abtastelemente, ein Mikrocontroller und eine Hochleistungs-Lithiumzelle. Diese wird benötigt, um den Multiturn-Wert im spannungslosen Zustand zu zählen und zu erhalten.

Mit höchste Robustheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer

MAGRES Drehgeber zeichnen sich durch höchste Robustheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer aus. Dies wird sichergestellt durch eine minimale Anzahl von Bauteilen und durch Eliminieren von schwingungs- oder bruchempfindlichen Komponenten. Die Drehgeber arbeiten verschleißfrei und sind unempfindlich gegen Staub und Schmutz. Selbst heikle Medien können ihnen nichts anhaben.

Außerdem bieten lagerlose Kit-Varianten durch ihre hermetisch abgeschlossene Bauform einen praktisch perfekten Schutz vor jeder Art von Verschmutzung. Auf diese Weise lassen sich effizient Maschinenstillstände und Reparaturen vermeiden. Eine hohe Auflösung bei kleinster Bauform ist für einen magnetischen Drehgeber wesentlich leichter zu erreichen als für den Optischen, da die Abhängigkeit von der Impulsscheibengröße entfällt.

Die optimale Lösung

Der jüngste und mit Abstand kompakteste MAGRES Drehgeber ist der BMMH 30. Mit nur 30 mm Gehäusedurchmesser ist er wegweisend bei den kleinsten Absolut-Multiturn-Drehgebern. Er ist als Hohlwellen-, Vollwellen oder Kit-Variante erhältlich und verfügt wahlweise über einen Stecker- oder Kabelabgang in axialer oder radialer Richtung. Mit lagerlosen Kit-Varianten können Schutzarten bis IP 69K erreicht werden. Der BMMH 30 rundet das Baumer Portfolio an magnetischen Absolut-Drehgebern ab, in dem nun neu drei durchgängige Produktfamilien mit 30, 42 und 58 mm Gehäusedurchmesser zur Auswahl stehen.

Außerdem überzeugt der MAGRES BMMH 30 mit einer sehr guten Wirtschaftlichkeit und empfiehlt sich mit seinem hervorragenden Preis-Leistungsverhältnis sogar als Ersatz für inkrementelle Drehgeber. Durch seine kompakte Baugrösse benötigt er deutlich weniger Platz als herkömmliche Drehgeber. Typische Anwendungsgebiete finden sich im Maschinenbau, in der Laborautomation, in der Halbleiterindustrie und in der Medizinaltechnik.

Vielfältige Anbaumöglichkeiten und umfangreiches Zubehör stellen sicher, dass der MAGRES BMMH 30 kinderleicht und schnell montiert werden kann. Ein Baukastensystem garantiert hohe Flexibilität mit vielen sofort verfügbaren Varianten. Und falls noch Wünsche offen bleiben sollten, so lassen sich in kürzester Zeit auch kundenspezifische Versionen realisieren.

Bewährte Technologie im extremen Einsatz

Überall dort, wo optische Drehgeber an ihre mechanischen Grenzen stoßen, kommen magnetische Drehgeber zum Einsatz. Eine eindrucksvolle MAGRES Erfolgsgeschichte gibt es von einem namhaften Textilunternehmen zu berichten: Dieses setzte herkömmliche optische Drehgeber in einem Park mit 200 Anlagen zur Herstellung von Jeanstextilien ein. Die Luft im Inneren des Betriebsgebäudes ist permanent durchsetzt von feinem Textilstaub. Es herrscht große Hitze und aufgrund des festen Stoffes eine hohe Vibrationsbelastung.

Die durchschnittliche Lebensdauer der verwendeten Drehgeber betrug wenige Monate, regelmäßige Ausfälle führten zum gleichzeitigen Stillstand mehrerer Maschinen und zu erheblichen Produktionslücken. Ein Mitarbeiter war nur mit Reparaturaufgaben beschäftigt. Seit alle Drehgeber auf MAGRES umgerüstet sind, gibt es keine Ausfälle mehr.

Ralph Werren, Produktmanager in der BU Motion Control bei Baumer in Frauenfeld

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