Das "richtige" Gerät im Visier

Drehgeber wandeln Rotationsbewegungen in Signale, die an die Steuerung übertragen werden und einer Weg- und Winkelposition einen eindeutigen Wert zuordnen. Sie sind unverzichtbare Komponenten in Anwendungen zur Positions- und Bewegungssteuerung, die von Robotern und CNC-Maschinen über Förder- und Verpackungsanlagen bis zu mobilen Maschinen und Mining-Equipment reichen. Um dieser Vielfalt gerecht zu werden, sind unterschiedlichste Drehgeber gefragt: Hochpräzise Fertigungsanlagen oder Medizinroboter erfordern Geräte mit höchster Genauigkeit und Dynamik, während Einsätze in schwerem Baugerät robuste Geber benötigen, die Vibration, Schmutz oder Nässe Paroli bieten. Um die Käufer beim Aufspüren des "richtigen" Drehgebers für ihre Anwendung zu unterstützen, gibt es hier eine kurze Übersicht der verschiedenen Messsysteme und der wichtigsten Konfigurationsparameter.

Dies ist eine zentrale Entscheidung, bei der es vor allem darum geht, ob eine Geschwindigkeit und/oder eine Position gemessen werden soll. Inkrementale Messsysteme sind zwar billiger und einfacher einzurichten, können aber nur Informationen über die relative Bewegung liefern. Ihr Metier ist die Geschwindigkeit, was sie ideal für die Drehzahlregelung macht.

Die absolute Messung liefert darüber hinaus immer einen genauen Positionswert, der den Drehwinkel der Welle exakt erfasst. Dieser kann jederzeit von der Steuerungselektronik abgerufen werden. Damit sind absolute Drehgeber prädestiniert für genaue Motion Control-Einsätze.

Absolutwertgeber gibt es in zwei Varianten: Als Singleturn-Gerät ermitteln sie die präzise Position innerhalb einer einzigen Umdrehung, während Multiturn-Geber auch mehrere Umdrehungen der Welle exakt verfolgen. Wichtig beim Multiturn-Betrieb ist, dass die Zählelektronik auch auf dem Posten bleibt und die Bewegungen der Welle lückenlos erfasst, wenn die Stromversorgung des Gesamtsystems unterbrochen ist. Während einige Hersteller noch immer Pufferbatterien einsetzen, um den Rotationszähler auch stromlos aktiv zu halten, hat sich hier mit dem Wiegand-Sensor längst eine komplett energieautarke und nachhaltige Lösung fest etabliert.

Lange waren optische Drehgeber die erste Wahl für ein hohes Maß an Präzision und Dynamik. In jüngster Zeit haben jedoch magnetische Geber ein ähnliches Leistungsniveau erreicht, sind aber gleichzeitig preiswerter und bis zu 50 % kleiner als optische Geräte. Magnetische Geber sind außerdem robuster und zuverlässiger in feuchten und schmutzigen Umgebungen, was zu ihrer wachsenden Popularität beiträgt.

Drehgeber werden meist in bestehende Systeme integriert. Von deren Struktur hängt ab, welches Kommunikationsprotokoll verwendet werden soll. Dabei stehen verschiedene Lösungen zur Verfügung, die von einfachen analogen über serielle digitale Interfaces und Feldbusse (CANopen, Profibus, etc.) bis zu breit vernetzten industriellen Ethernet-Systemen reichen. Die Wahl des Interfaces wird bestimmt von den Leistungsanforderungen und der Komplexität: analoge Verbindungen eignen sich für einfache Systeme mit einer begrenzten Anzahl von Sensoren, während Feldbus- und Industrial Ethernet-Systeme große Work Cells oder sogar ganze Fabriken unterstützen können.

Beim Drehgeber-Einkauf ist wichtig, einen Lieferanten zu wählen, der die Kommunikationsprotokolle, die für das Gesamtsystem greifen, vollständig unterstützt. Dies gilt insbesondere für industrielles Ethernet, für das mehrere konkurrierende Protokolle zur Verfügung stehen (z. B. EtherNet/IP, EtherCAT und PROFINET), die jeweils spezielle Merkmale aufweisen.

Für die schnelle Installation des Drehgebers in eine bestehende Maschine oder Anlage sorgen mechanische Schnittstellen, die sich genau konfigurieren lassen. Hierzu zählen etwa ein breites Wellen-Portfolio (z.B. Hohl- oder Vollwelle, in vielen Durchmessern) und unterschiedlichste Flansch- und Montageplatten.

Auch beim Anschlusstyp greifen diverse Optionen. Manche User bevorzugen einen Stecker, um den Geber leicht austauschen zu können, ohne seine Verkabelung zu ändern. Oft wird der Geber direkt mit einem Kabel montiert, was eine schnellere Installation ermöglicht. Für komplexe Geber gibt es Anschlusskappen – mit Steckern oder Blindstopfen. Dies ermöglicht den Einbau in komplexe Netzwerktopologien. Es können auch axiale Ausgänge gewählt werden, was hilfreich sein kann, wenn der verfügbare Platz begrenzt ist.

Spannend ist auch das Thema Gehäuse. Genügt bei den meisten Einsätzen der Klassiker aus Stahl oder Aluminium, gibt es immer wieder Anwendungen, die Gehäuse aus korrosionsbeständigem Material in Kombination mit speziellen Dichtungen auf den Plan rufen.  Dies gilt etwa in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie, wo Hygiene das A und O ist und regelmäßige Reinigungsintervalle per Heißwasser und Hochdruck strikt vorgeschrieben sind. Gefordert sind hier Edelstahlgehäuse und Schutzart iP69k.

Programmierbare Geber sind so konzipiert, dass einige Leistungsmerkmale - z. B. die Impulse pro Umdrehung bei Inkrementalgebern - in der Software geändert werden können, ohne dass mechanische Korrekturen erforderlich sind. Programmierbarkeit ist auch ein Plus, wenn das Gerät bei einem Update des Steuerungssystems aktualisiert werden muss.

Der "richtige" Drehgeber spart Zeit und Geld. Mit einem Gerät, das von A bis Z auf die tatsächliche Anwendung ausgelegt ist, geht’s direkt zur Sache – ganz ohne Abstriche und Flickwerk bei Konstruktion und Montage. Für müheloses Aufspüren des passgenauen Gebers sorgen moderne Online-Konfiguratoren, mit denen sich die riesigen Sortimente großer Hersteller schnell durchsuchen lassen. Einen besonders nutzerfreundlichen Produktfinder, mit Zugriff auf über eine Million unterschiedliche Sensoren, gibt’s bei Posital. Über ein paar Eingabeschritte definiert der User exakt sein Anforderungsprofil. Abgefragt werden Parameter wie Schnittstelle, Auflösung, Schutzart und Wellen- bzw. Flanschgrößen. Am Ende gibt’s per Mausklick das ‚Wunschgerät‘ – mit allem Drum und Dran: vom detaillierten Datenblatt über Preis und Liefertermin bis zu möglichen Zertifikaten. Beschaffung – leicht gemacht!