Die bei Motoren üblichen Temperaturveränderungen zwischen Stillstand und Betrieb, die sich typischerweise zwischen -20 ºC bis +45 ºC bewegen, stellen an Encoder-Komponenten hohe Anforderungen. Jetzt hat ein Schweizer Unternehmen eine neue Drehgeber-Generation entwickelt, die mit Temperaturschwankungen umgehen kann.

Die Drehzahl von Motoren wird oft mit Hilfe eines innenliegenden Sensorlagers oder durch einen optischen Encoder mit festen Impulszahlen erfasst. Dabei ist für jede Impulszahl ein eigener Sensor beziehungsweise eine eigene Codescheibe (Coderad) notwendig. Bei optischen Encodern, die teilweise als Module eingesetzt werden, sind ein präziser Einbau und folglich eine gute Lagerung sowie eine genaue Ausrichtung der Codescheibe zum optischen Modul erforderlich. Doch die Anfälligkeit gegenüber Staub, das entsprechende Ausfallrisiko sowie die Gefahr der Betauung schränken die Verwendung offener optischer Encoder ein.

Hart im Nehmen

Um dieser Problematik zu begegnen, hat Contelec ein neuartiges Sensorkonzept entwickelt, bei dem ein flacher, außen liegender Sensor die Drehzahl der Hauptwelle erfasst - berührungslos. Dazu muss in die Hauptwelle lediglich ein Gewinde eingebracht werden, um den Magnetgeber zu befestigen. Der Sensor seinerseits wird auf der Rückseite des Motors beziehungsweise auf der Lüfterhaube befestigt und ausgerichtet. Damit sich der Luftstrom nur unwesentlich verändert, ist die Bauform des Sensors entsprechend angepasst worden. Die neuen inkrementellen Drehgeber zur flexiblen Motorendrehzahlmessung weisen eine Auflösung von 12 Bit (Quadratur) auf, eliminieren die Nachteile bisheriger Technologien und weisen Leistungsmerkmale auf, die in diesem Bereich bisher unmöglich waren. So lassen sich die robusten Drehgeber beispielsweise mit unterschiedlichen Impulszahlen (Pulse pro Kanal und Umdrehung) vorkonfektionieren (von 1 bis 128 jede Impulszahl sowie 256, 512 und 1.024 Pulse). Ferner sind die kontakt- und berührungslosen Drehgeber mit unterschiedlichen Schnittstellen erhältlich. Dazu gehören TTL und RS422/RS485 ebenso wie Open Collector und HTL-Signale. Von Bedeutung ist aber hauptsächlich, dass der robuste Drehgeber staubunempfindlich ist und deshalb innerhalb des Luftstroms betrieben werden kann. Zudem lässt er - namentlich im Vergleich mit optischen Encoder-Bausätzen - einen markant größeren Versatz in axialer und radialer Richtung zu. Der mit einem Verpolschutz ausgestattete Drehgeber eignet sich sowohl für den Einsatz in neuen als auch in bestehenden Motoren. Für das Nachrüsten vorhandener Motoren stellt Contelec einen kompletten Nachrüstsatz zur Verfügung.

Auf Herz und Nieren geprüft

Der Frage, ob sich der voll vergossene, mit einer Dichtigkeit von IP68 spezifizierte Sensor ­vVert-X 31E auch für anspruchsvolle Aufgaben eignet, ging Getriebebau Nord nach. Nord hat die Drehgeber von Contelec aufwändig unter harten Umgebungskonditionen geprüft. Einer der zentralen Tests war dabei das Verhalten des Drehgebers bei Minustemperaturen bzw. bei Vereisung. Dazu wurde der Drehgeber im Klimaschrank bei -10 ºC mit Wasser benetzt und somit eingefroren. Anschließend wurde der Motor gestartet. Das Gebersystem löste sich mit einem hörbaren Knackgeräusch und war danach ohne jegliche Beeinträchtigung komplett funktionsfähig. Interessiert war Nord auch am Verhalten des Drehgebers bei einem großen radialen und axialen Wellenspiel. Dazu hat das Unternehmen einen Getriebemotor entsprechend präpariert (u. a. ­A-Lagerschild ausgedreht; Antriebswelle des Getriebes mit einer Schwungmasse bestückt). Im Rahmen eines ausgedehnten Tests konnte festgestellt werden, dass das Gebersystem durch die starke Bewegung der Welle nicht beschädigt wurde und dass der Drehgeber nach Versuchsabschluss komplett funktionsfähig war. Die Resultate dieser und weiterer Messungen - dazu gehörte beispielsweise auch eine Schlagprüfung - haben dazu geführt, dass sich Nord für den Einsatz der Contelec-Drehgeber entschieden hat. Heute sieht man in dem Produkt eine gute Ergänzung zu den Nord Antriebslösungen. (gro)