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Winkelsensoren Hochauflösender Gürtel-Drehgeber für große Wellendurchmesser

| Autor / Redakteur: Henning Förste * / Gerd Kucera

Der Spannbandgeber wird mittels Spannschloss am Wellenumfang fixiert. Seine Signalverarbeitung liefert Position und Drehzahl von Wellen mit einem Durchmesser bis 3183 mm.

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Der Spannbandgeber: Er basiert auf einer doppelten, berührungslosen Abtastung eines magnetisierten Bandes, das an seinen Enden mit einem Spannschloss um die Welle montiert wird.
Der Spannbandgeber: Er basiert auf einer doppelten, berührungslosen Abtastung eines magnetisierten Bandes, das an seinen Enden mit einem Spannschloss um die Welle montiert wird.
(Bilder: Baumer)

Zur genauen und energieeffizienten Regelung von Antrieben und Generatoren ist die präzise Messung von Position und Drehzahl erforderlich. Drehgeber stellen die dazu erforderlichen Informationen zur Verfügung: Je größer der Wellendurchmesser eines Antriebs oder Generators, desto schwieriger gestaltet sich allerdings die Fertigung und Montage der Drehgeber; oberhalb von einem Meter Durchmesser standen bislang nur kostenintensive Sondervarianten zur Verfügung.

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Mit der Entwicklung eines lagerlosen Spannband-Magnetgebers hat Baumer eine entsprechende Lösung geschaffen. Der Sensor lässt sich für praktisch beliebig große Wellen fertigen und ermöglicht die genaue, hoch aufgelöste Messung von Position und Drehzahl. Das Prinzip basiert auf einer berührungslosen und verschleißfreien magnetischen Abtastung kombiniert mit einer präzisen Signalverarbeitung.

Besonders die Messung von Position und Drehzahl an großen Motor- oder Generatorwellen, etwa in Walzwerken, Papiermaschinen, Wind- und Wasserkraftanlagen, bedeutete bisher erheblichen Aufwand. Zum einen verlangen die eher rauen Umgebungsbedingungen möglichst robuste Drehgeber-Lösungen, zum anderen ist es keineswegs trivial, einen entsprechenden Geber an den dicken Wellen zu montieren.

Die Montage eines Standard-Heavy-Duty-Drehgebers benötigt einen kleinen Adapterzapfen am freien Wellenende. Das kann erhebliche Rundlauffehler in Form von Taumeln nach sich ziehen und der Geber misst unter Umständen nicht an der regelungstechnisch interessanteren Lastseite. Seine B-seitige Montage verhindert zudem eine für viele Anwendungen sinnvolle durchgängige Hohlwelle und vergrößert gleichzeitig den insgesamt erforderlichen Einbauraum. Meist ist dann auch noch ein mechanischer Trittschutz für den Geber vonnöten, damit er vor Beschädigungen geschützt ist.

Eine Alternative sind lagerlose magnetische Drehgeber, die aus einem auf der Welle montierten Polrad und einem fest angebrachten Abtastkopf bestehen. Ihre Montage ist auch auf der A-Seite möglich, da diese Geber sehr kurz bauen. Bei großen Wellendurchmessern (derzeit sind etwa 1000 mm möglich) kann sich dies trotzdem schwierig gestalten, denn das Geberrad, das über ein Wellenende geschoben und fixiert werden muss, ist recht groß und schwer.

Mittlerweile gibt es zwar geteilte Polräder auf dem Markt für den nachträglichen Anbau an Wellen ohne direkt zugängliches Ende. Allerdings sind diese mit zwei gravierenden Nachteilen verbunden: Es entstehen hohe Kosten und Einschränkungen bezüglich der verfügbaren Hohlwellendurchmesser, weil es sich hier immer noch um passend zum Durchmesser realisierte Sonderanfertigungen handelt. Darüber hinaus führen die beiden Stoßstellen an den Enden der Halbringe zu einem Verlust an Signalqualität.

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