Erschienen am: 10.07.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 7 2017

Blaue Sende-LEDs für optische Inkremental-Drehgeber

Verdoppelte Signalgüte

Mit der BlueBeam-Technologie erhöht sich die Präzision und Robustheit optischer Inkremental-Drehgeber. Die ENI58IL Drehgeber setzten die Technologie bereits ein und bieten Leistungsmerkmale, die optische Infrarot-Drehgeber bestenfalls in hoch performanten Sonderlösungen erreichten.


Mit der BlueBeam-Technologie ist eine Toleranz der Phasenlage von A zu B von weit unter 10 Prozent garantiert, was im Vergleich zu IR-Drehgebern mehr als eine Verdopplung der Signalgüte bedeutet.
Bild: Pepperl+Fuchs GmbH

Die wachsenden Anforderungen an die Genauigkeit und Dynamik lassen Entwickler von Maschinen oder Anlagen oft zu Drehgebern mit optischem Abtastprinzip greifen. "Allerdings wachsen auch die Anforderungen an die Robustheit der eingesetzten Komponenten", betont Stefan Horvatic, Leiter Produktmanagement bei der Pepperl+Fuchs Drehgeber GmbH. Das gilt nicht nur für extreme Anwendungsfelder wie Offshore- und Heavy-Duty-Anwendungen oder das breite Spektrum des Mobile Equipments, sondern zunehmend auch im Umfeld der industriellen Automation. Dort werden die Prozesse schneller, Taktzeiten kürzer und steigende Produktivität sowie wachsende Ansprüche an die Prozesssicherheit und Produktqualität führen zu höheren Belastungen der Fertigungseinrichtungen. "Immer häufiger werden hoch performante Drehgeber mit Leistungsmerkmalen gefordert, die direkt auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten sind und aufwendig gefertigt werden müssen", bestätigt Horvatic, der sich damit auf die seit Jahrzehnten nahezu unveränderte Technologie der optischen Abtastung mit Infrarotlicht bezieht: "Die Zukunft der optischen Inkremental-Drehgeber gehört der neuen BlueBeam-Technologie", prophezeit der Produktmanager.

Höhere Auflösung

Die BlueBeam-Technologie der ENI58IL Drehgebern basiert auf speziell entwickelten Blaulicht-LEDs und Abtastchips. Das blaue Licht hat den Vorteil, dass es kurzwelliger ist und dadurch hochfrequenter. Es weist bei gleicher Spaltbreite eine verringerte Beugung gegenüber dem längerwelligen Infrarotlicht auf und kann deshalb schärfer abbilden. Zur Verdeutlichung nennt Horvatic als Beispiel aus dem Consumerbereich die Blu-Ray-Disc. Sie wurde als High-Definition-Nachfolgerin der CD bzw. DVD entwickelt. Früher wurden CDs mit Infrarotlicht ausgelesen. Für DVDs wurde dann ebenfalls rotes Licht, allerdings mit kürzerer Wellenlänge verwendet. Bei der Blu-Ray werden nun blaue LEDs eingesetzt, die eine deutlich gesteigerte Datenrate und Speicherkapazität bieten. In den BlueBeam-Drehgebern erhöht das blaue Licht die Präzision und Robustheit. In Verbindung mit den neuen Abtastchips, mit feineren und flacheren Strukturen, ist die Eindringtiefe des blauen Lichtes in den Chip kürzer, d.h. energetischer. Das erhöht den Wirkungsgrad der Lichtquelle, so dass schärfere Konturen vom Abtastchip erzeugt werden. Trifft das kurzwelligere Licht auf eine Kante, ist die Lichtintensität dahinter stärker, was den Kontrast erhöht. Folglich lässt sich mit blauem Licht stärker ausleuchten und feinere Strukturen besser detektieren. Das Resultat ist eine höhere Auflösung, eine verbesserte Signalamplitude und ein verringerter Flankenjitter. "Wir können beispielsweise mit der BlueBeam-Technologie eine Toleranz der Phasenlage von A zu B von weit unter 10 Prozent über alle verfügbaren Varianten garantieren. Im Vergleich zu den sonst am Markt üblichen und mit Infrarot-Technologie erreichbaren Werten ist dies mehr als eine Verdopplung der Signalgüte", freut sich Horvatic, der mit den neuen Drehgebern absolute Genauigkeiten auch in höchsten Drehzahlbereichen von bis 12.000U/min verspricht.

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Deutlich robuster

Neben der höheren Präzision verbessert die BlueBeam-Technologie auch die Robustheit der Drehgeber vor äußeren Einflüssen und ermöglicht eine dauerhaft höhere Belastbarkeit der Geräte. So lassen sich beispielsweise die Abstände zwischen Codescheibe und Blende um mehr als das Doppelte vergrößern. Bei Infrarot-basierten Drehgebern müssen diese sehr eng und fein justiert sein. Das vereinfacht den Produktionsprozess und ermöglicht, dass für die Codescheiben anstelle von Glas ein robuster Hightech-Kunststoff verwendet werden kann. So meistern die Drehgeber selbst hohe mechanische Einwirkungen. Im Hinblick auf die Erschütterungsfestigkeit werden 300g Schock, 6ms und Vibration 30g, 10 bis 2.000Hz erreicht, was über dem Marktstandard liegt. Zum robusten mechanischen Aufbau gehören auch verblockte Lagereinheiten, die dauerhaft hohe Lagerlasten gewährleisten und das Auspressen der Kugellager verhindern. Dank der eigens für die Produktion der ENI58IL Drehgeber eingerichteten One-Piece-Flow-Fertigung ist das vollständige Produktportfolio in einer hohen Variantenvielfalt, passend für fast jede Anwendung, schon ab Stückzahl 1 innerhalb kürzester Zeit lieferbar. Selbst Drehgeberlösungen für höchste Anforderungen, die bisher bestenfalls in Form hoch performanter Sonderanfertigungen erfüllt wurden, sind mit der BlueBeam-Technologie als Standard verfügbar.

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