Drehgeber mit induktiver Rundumabtastung

Mit der Drehgeber-Baureihe ECI 4000/EBI 4000 ergänzt HEIDENHAIN zur SPS IPC Drives 2016 sein bestehendes Programm induktiver Positionsmessgeräte.

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Teilungstrommel (Mitte) und Abtasteinheit (rechts), jeweils mit Zentrierdurchmesser für eine einfache Montage ohne Justage- oder Prüftools (links im Bild: typische Motormechanik)

Die neuen Varianten sind modulare Geräte ohne Eigenlagerung mit einer Hohlwellenabmessung von 90 mm. Sie können die bisher üblichen Zahnriemenantriebe zur Ankopplung eines Motor-Feedbacksystems an Torque-Motoren ersetzen. Mit weniger Komponenten schaffen die Drehgeber dabei einen Zugewinn an Leistung und ermöglichen einen garantiert verschleißfreien Betrieb. Außerdem setzen sie Maßstäbe in der erreichbaren Regeldynamik, der Zuverlässigkeit sowie der Funktionalität. Damit eröffnen sie auch neue Einsatzmöglichkeiten für induktive Drehgeber, z. B. an hochdynamischen Motoren, Antriebsmodulen und Maschinenkomponenten, die nach einer entsprechenden Hohlwelle des Messgeräts verlangen.

Die Singleturn-Ausführung ECI 4000 weist eine Auflösung von 20 Bit auf. Alternativ bietet HEIDENHAIN mit dem EBI 4000 auch eine Multiturn-Variante an, die über eine Umdrehungszähleroption mit einer Auflösung von 16 Bit verfügt und durch eine externe Batterie gepuffert wird. Die induktiven Drehgeber bestehen aus Abtasteinheit und Teilungstrommel. Bei nur 20 mm Bauhöhe bieten sie herausragende Geräte-Eigenschaften.

Induktive Drehgeber ECI 4000 bzw. EBI 4000 von HEIDENHAIN für den Direktanbau mit Hohlwellen-Durchmesser 90 mm.
Induktive Drehgeber ECI 4000 bzw. EBI 4000 von HEIDENHAIN für den Direktanbau mit Hohlwellen-Durchmesser 90 mm.

Die Abtastung ist als sogenannte Rundumabtastung ausgeführt. Dabei ist die komplette Teilungsstruktur der Teilungstrommel (Rotor) mit dem zugehörigen Abtastband der Abtasteinheit (Stator) an der Gewinnung des Positionssignals beteiligt. Auf diese Weise wertet der Drehgeber zwei inkrementelle Abtastspuren unterschiedlicher Periodizität aus. Dieses Abtastprinzip wirkt sich äußerst positiv auf die Anbautoleranzen und die Positionsgenauigkeit aus. Außerdem kompensiert es weitestgehend über den gesamten Geschwindigkeitsbereich bis 6000 min-1 Positionsabweichungen, wie sie bei einem Versatz des Drehpunkts der Antriebswelle entstehen.

Die induktiven Drehgeber ECI 4000 und EBI 4000 sind mit der digitalen EnDat 2.2-Schnittstelle ausgestattet. Zusätzlich zur störsicheren Übertragung unterstützt die EnDat 2.2-Schnittstelle auch noch weitere gerätespezifische Funktionalitäten, z. B. die Übertragung der Daten eines geräte-internen und eines externen Temperatursensors oder die Bereitstellung der normierten Bewertungszahlen für die Signaldiagnose. Die Ausgabe dieser Betriebsparameter im geschlossenen Regelkreis erlaubt eine permanente Zustandsüberwachung des Messgeräts. Zusätzliche Anschlussmöglichkeiten bietet die für die Singleturn-Variante optional lieferbare DRIVE-CLiQ-Schnittstelle.

Die Messkurve zeigt einen typischen Genauigkeitsverlauf bei einer Rundlaufabweichung der Antriebswelle von 0,2 mm und ansonsten idealen Anbaubedingungen.
Die Messkurve zeigt einen typischen Genauigkeitsverlauf bei einer Rundlaufabweichung der Antriebswelle von 0,2 mm und ansonsten idealen Anbaubedingungen.

Für die Geräte ist eine Zertifizierung für SIL 2-Applikationen entsprechend EN 61508 in Planung. Mit entsprechenden Zusatzmaßnahmen in der Folge-Elektronik kann der Sicherheitslevel für die EnDat 2.2-Geräte dann auch auf SIL 3 gehoben werden. Die relevanten Fehlerausschlusskriterien für eine sichere mechanische Ankopplung sind selbstverständlich Bestandteil der Zertifizierung.

Zur Grundkonzeption der Geräte gehören ihre Montagefreundlichkeit und die applikationsgerechte Auslegung zur Integration in Motoren und Maschinen. Unter anderem erfüllen sie dafür die Schutzart IP40. Durch einen äußeren und einen inneren Zentrierdurchmesser an der Abtasteinheit bzw. Teilungstrommel lassen sie sich schnell und ohne zusätzliche Justage- oder Prüftools montieren und in Betrieb nehmen. Ein applikationsbedingter axialer Versatz der Teilungstrommel zur Abtasteinheit wird im Bereich von ±1,5 mm toleriert. Ähnlich großzügig ist die maximale Rundlauftoleranz der Antriebswelle mit 0,2 mm bemessen.

Der Arbeitstemperaturbereich reicht bei den Geräten mit EnDat 2.2-Schnittstelle bis zu +115 °C.  Die Vibrationsbeständigkeit liegt bei 400 m/s² für den Stator und 600 m/s² für den Rotor nach EN 60068-2-6. Damit ist eine hohe Robustheit bei der Anwendung als Motor-Feedbacksystem gewährleistet – insbesondere wenn der Motor extrem leistungsorientiert ausgelegt ist.

HEIDENHAIN auf der SPS IPC Drives: Halle 7, Stand 7-190

Kontakt:

www.heidenhain.de