Erschienen am: 05.10.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 10 2018

Smarte lagerlose Drehgeber für Asynchronmotoren

Lagerlose Allrounder

Gemeinsam mit namhaften Herstellern hat Kübler auf Basis lagerloser Drehgeber ein integriertes Messsystem für Asynchronmotoren entwickelt. Dank innovativer Abschirmtechnologie und einer FPGA-basierter Echtzeit-Signalverarbeitung bietet das System zahlreiche Vorteile auch im Vergleich zu gelagerten Drehgebern.


Der weltweit am meisten eingesetzte elektrische Antrieb im industriellen Umfeld ist der Asynchronmotor. Dieser wird vor allem dann gebraucht, wenn im höheren Leistungsbereich dynamischer Anwendungen hohe externe Massenträgheitsmomente geregelt werden müssen bzw. bei denen es in erster Linie auf einen kontinuierlichen und präzisen Rundlauf der Achsen ankommt. Damit dies gelingt werden Asynchronmotoren mit einem Frequenzumrichter betrieben und für die Erfassung der Drehzahl inkrementale Drehgeber als Rückführung verwendet. In Papier- und Textilmaschinen eignen sich Asynchronmotoren deshalb hervorragend als Walzenantriebe. Auch im Bereich der Werkzeugmaschinen wie z.B. in Fräsbearbeitungszentren oder Drehautomaten werden diese eingesetzt. Es bedarf einer konstanten Drehzahl, um die Vielzahl an Achsen gleichmäßig anzutreiben, sodass das eigentliche Produkt in der Anlage oder Maschine optimal bearbeitet werden kann und einzelne Prozessschritte reibungslos ablaufen.

Smarte digitale Echtzeit-Signalverarbeitung

Gemeinsam mit namhaften Herstellern hat Kübler auf Basis lagerloser Drehgeber ein integriertes Messsystem für Asynchronmotoren entwickelt, das in Sachen Leistungsfähigkeit, Kompaktheit und Kosten im Vergleich zu gelagerten Drehgebern überzeugt. Dank innovativer Abschirmtechnologie, die auf FEM berechneten Simulationen basiert, und trotz magnetischer Störfelder, die z.B. beim Auslösen der elektromagnetischen Bremse entstehen, ist die Integration des kompakten magnetische Messsystems gelungen. Weiterer Pluspunkt ist die hohe Signalqualität und die daraus resultierende hohe Regelgüte des Antriebs. Durch eine digitale, FPGA-basierte Signalverarbeitung wird ein Driften und Signalfehler, die z.B. durch Temperatur, Alterung und Einbautoleranzen usw. hervorgerufen werden, aktiv ausgeregelt. Somit werden trotz einer vergleichsweise groben Teilung der magnetischen Maßverkörperung genaue und hochaufgelöste Zustandsgrößen ermöglicht. Zudem wird mittels der vorhandenen Kenntnis der Kerngrößen des Antriebssystems, Condition Monitoring und Predictive Maintenance ermöglicht. Die Parametrierbarkeit, auch der integrierten digitalen Signalfilter mit Delaykompensation, und ein elektronisches Typenschild inklusive Anwenderspeicher runden die Ausstattungsmerkmale ab.

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Smart Technology Drehgeber

Mit den smarten lagerlosen Drehgebern können heute schon intelligente Motorenkonzepte realisiert werden. Durch eine dauerhafte Zustandsüberwachung des Motors werden Störungen frühzeitig erkannt und können umgehend beseitigt werden. Neben der gängigen Erfassung von Messwerten wie Inkremente und Position werden auch weitere Messgrößen wie Beschleunigung, Schock, Vibration, Temperatur, Betriebszeit u.v.m erfasst und ausgewertet. Der smarte Drehgeber wird somit zum Informations-, Mess- und Datenzentrum für elektrische Antriebe. Die Daten werden für eine Zustandsüberwachung des Drehgeber, Motors bzw. für die gesamte Anlage oder Maschine verwendet, um Condition Monitoring bzw. Predicitive Maintenace umzusetzen, die zur Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und zur Reduzierung von ungeplante Stillstandzeiten führen. Mit der Smart Identification wird jeder Drehgeber schnell installiert. Dafür sorgt das elektronische Datenblatt, welches wichtige Merkmale zur Kommunikation, zum Drehgeber selbst, zum angeschlossenen Antrieb als auch zur gesamten Umgebung beinhaltet.

Flacher Multiturn Drehgeber

Ein weiteres breites Anwendungsfeld sind Getriebemotoren, eine Kombination aus Asynchronmotor und Getriebe. Einsatzgebiete sind vor allem Anwendungen, wo große Drehmomente übertragen werden sollen, z.B. an großen Rundtischen, bei denen gleichzeitig unterschiedliche Prozessschritte an verschiedenen Bearbeitungsstationen durchgeführt werden. Absolute Drehgeber kommen hier zur Positionsüberwachung zum Einstaz. Auch nach einem spannungslosen Zustand steht nach dem Wiedereinschalten die absolute Position wieder bereit. Im Vergleich zu inkrementellen Drehgebern haben marktübliche absolute Drehgeber aufgrund der Getriebetechnologie eine deutlich längere Bauform. Größere Einbauräume und Lüfterhauben sind die Folge. Der flache Multiturn Drehgeber Sendix F5883 / F5888 zeichnet sich aber mit seiner geringen Bautiefe von nur 43mm und tangentialem Kabelabgang als kompakte Sensorlösung für eine präzise Positionsüberwachung und optimale Drehzahlregelung des Motors aus.

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