Funktionsüberwachung für HeavyDuty-Drehgeber

Auch unter Extrembedingungen im grünen Bereich

Bild 2: Das Container-Terminal Altenwerder zählt zu den modernsten Container-Umschlagsanlagen der Welt. (Bild: Baumer)

Extreme Temperaturen, starke elektromagnetische Einflüsse, Schock- und Vibrationsbelastungen sowie hohe Verschmutzung sind genau die Bedingungen, in denen sich HeavyDuty-Drehgeber wohlfühlen sollten. Eine mechanisch robuste Konstruktion allein reicht für solch extreme Umweltbedingungen allerdings nicht aus. Auch die Elektronik muss entsprechend widerstandsfähig sein. Einen wesentlichen Anteil am zuverlässigen Betrieb leisten heute außerdem integrierte Funktionsüberwachungen, die laufend über den gesamten Drehzahlbereich hinweg sämtliche Drehgeberfunktionen überprüfen und eventuelle Störungen melden.

So vielfältig, wie die möglichen Anwendungen für Drehgeber sind, so spezifisch sind auch die Anforderungen. Denn die Antriebstechnik bestimmt längst alle Bereiche des modernen Lebens, von der Rohstoffgewinnung bis zur Medizintechnik. Dabei erfordern unterschiedliche Situationen meist angepasste Antriebslösungen mit entsprechend ausgelegten Komponenten. Raue Umgebungen setzen zum Beispiel auch robuste und widerstandsfähige Geräte voraus.

Fühlen sich unter widrigsten Bedingungen wohl

Genau für diese schwierigen Betriebsbedingungen stellt Baumer Hübner, das Kompetenzzentrum für HeavyDuty-Lösungen der Baumer Group (vgl. Kastentexte), ein entsprechendes Angebot an Drehgebern bereit, das gezielt auf solche Anforderungen ausgerichtet ist. So ist beispielsweise in der Windkraftnutzung für Komponenten in Offshore-Anlagen Korrosionsbeständigkeit nach ISO 12944 gefordert, während in der Stahlverarbeitung hohe Umgebungstemperaturen, starke Vibrationen und Schocks zu bewältigen sind. Wieder andere Anforderungen stellt die Papierproduktion, deren größte Herausforderung der allgegenwärtige und feine Papierstaub ist.

Bild 1: Als neueste HeavyDuty-Entwicklung sorgt die Produktfamilie HOG 86 für die zuverlässige Drehzahl- und Geschwindigkeitserfassung. Die Hohlwellen-Drehgeber sind auf besonders hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit ausgelegt und lassen sich dank unterschiedlicher Anbau- und Anschlussmöglichkeiten schnell und einfach montieren. (Bild: Baumer)

Bild 1: Als neueste HeavyDuty-Entwicklung sorgt die Produktfamilie HOG 86 für die zuverlässige Drehzahl- und Geschwindigkeitserfassung. Die Hohlwellen-Drehgeber sind auf besonders hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit ausgelegt und lassen sich dank unterschiedlicher Anbau- und Anschlussmöglichkeiten schnell und einfach montieren. (Bild: Baumer)

In all diesen Applikationen sind hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit ohne kostenintensiven Wartungsaufwand entscheidende Kriterien bei der Auswahl. Extreme Umgebungen erfordern folglich Drehgeber mit angemessenen Leistungsreserven, um bei entsprechenden Bedingungen langfristig stabil zu arbeiten. HeavyDuty-Drehgeber (Bild 1) zeichnen sich daher durch spezielle Merkmale aus, die den reibungslosen Betrieb auch unter widrigen Bedingungen sicherstellen. So sorgen beispielsweise das massive Metall-Gehäuse mit besonders hoher Wandstärke und eine extra stabile, zweiseitige Lagerung mit großem, optimalem Lagerabstand für eine äußerst hohe mechanische Stabilität. Die Summe aller Maßnahmen sichert auch nach Jahrzehnten noch den verlässlichen Betrieb in rauer Umgebung. Dies haben die Drehgeber von Baumer Hübner bereits in vielen Anwendungen unter Beweis gestellt, z.B. im Hamburger Hafen (Titel-Bild).

Drehgeber am Hafenkran: hart im Nehmen – präzise im Einsatz

Bild 3:   Der an das gummierte Messrad der Laufkatze angebaute Zwillingsgeber POG 10 G liefert redundante Drehzahlsignale. (Bild: Baumer)

Bild 3: Der an das gummierte Messrad der Laufkatze angebaute Zwillingsgeber POG 10 G liefert redundante Drehzahlsignale. (Bild: Baumer)

Hamburg deckt als Drehkreuz zwischen Fernost und Ost-Europa rund zehn Prozent des europäischen Containerverkehrs ab. 2010 wurden knapp acht Millionen TEU (20-Fuß-Standard-Container) umgeschlagen. Einen wesentlichen Anteil daran hat das Container-Terminal Altenwerder (CTA), eine der modernsten Container-Umschlaganlagen der Welt. Als langjähriger Partner der Kranindustrie ist auch Baumer beteiligt, und zwar gleich mit einer ganzen Reihe von HeavyDuty-Drehgebern:

Die Drehzahl der zwei direkt gekuppelten Hebezeug-Gleichstromantriebe mit je 500 kW erfassen jeweils zwei Drehgeber HOG 220 mit 95 mm Hohlwellendurchmesser. An den Getriebemotoren für die Schienenradsätze be?nden sich die in vielen Industrie-Anwendungen bewährten Hohlwellen-Drehgeber HOG 10. Nicht angetriebene Schienenräder sind mit direkt ange?anschten Gebern POG 10 bestückt. Der an das gummierte Messrad der Laufkatze angebaute Zwillingsgeber POG 10 G liefert redundante Drehzahlsignale (Bild 3).

Zuverlässigkeit beginnt schon bei der Montage

Als neueste HeavyDuty-Entwicklung sorgt die Produktfamilie HOG 86 für die zuverlässige Drehzahl- und Positionserfassung (vgl. Bild 1). Die Hohlwellen-Drehgeber sind auf besonders hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit ausgelegt und lassen sich auch unter rauen Umgebungsbedingungen schnell und einfach montieren. Sie entsprechen serienmäßig der Schutzart IP66, verkraften Umgebungstemperaturen von -40 °C bis +100 °C und genügen dem Ex-Schutz der Kategorie 3. Zur Verfügung stehen Ausführungen mit direktem Kabelabgang, radialer Flanschdose oder mit einem um 180° drehbaren Klemmenkasten (Bild 4). Bei der letztgenannten Variante wird das Kabel bequem in der Werkstatt angeschlossen. Am Einsatzort wird der Klemmenkasten nur noch in der gewünschten Position am Drehgeber eingesteckt.

Bild 4: HOG 86 mit dem besonders einfach zu montierenden und um 180° drehbaren HeavyDuty-Klemmenkasten. (Bild: Baumer)

Bild 4: HOG 86 mit dem besonders einfach zu montierenden und um 180° drehbaren HeavyDuty-Klemmenkasten. (Bild: Baumer)

Ist der Drehgeber während des Anbaus geöffnet oder der Klemmenkastendeckel entfernt, schützt eine zusätzliche Kapselung Abtasteinheit und Elektronik vor Beschädigungen und gefährlichem Kontakt mit Staub oder Feuchtigkeit. Die an über zehn unterschiedlichen Positionen montierbare Drehmomentstütze bietet zusätzliche Flexibilität beim Drehgeber-Anbau. Eine mechanisch robuste Konstruktion allein reicht für extreme Umweltbedingungen nicht aus. Auch die Elektronik muss entsprechend widerstandsfähig sein. Die Signale werden daher mit einem Opto-ASIC erfasst, der auch bei starken Temperaturschwankungen und widrigen Umgebungsbedingungen genaue Messergebnisse liefert.

Fehlfunktionen rechtzeitig erkennen schützt vor Folgeschäden

Unempfindliche Mechanik und zuverlässige Elektronik schützen nicht immer vor Fehlfunktionen, die zum Beispiel als Folge von starken Stößen oder Vibrationen auftreten können. Viele Anwender fordern daher ein Condition Monitoring zur unmittelbaren Erkennung von Fehlfunktionen und zur Vermeidung von Folgeschäden. Dies war Basis für die Entwicklung der integrierten Funktionsüberwachung „Enhanced Monitoring System (EMS)“. Sie überprüft laufend und über den gesamten Drehzahlbereich hinweg sämtliche Drehgeberfunktionen. Eine eventuelle Störung ist somit schnell ermittelt und kann über einen Alarmausgang an die Steuerung gemeldet werden. Diese leitet dann unverzüglich entsprechende Maßnahmen zur Vermeidung von Folgeschäden ein, zum Beispiel einen Maschinenstopp.

Bild 5: HeavyDuty-Drehgeber mit integrierter Funktionsüberwachung. Grünes Licht signalisiert die einwandfreie Funktion (a), rotes Blinken warnt bei Strich- oder Nullimpulsfehler, rotes Dauerlicht (b) erscheint bei einer Überlastung der Ausgangstreiber. Bleibt die LED dunkel, ist die Versorgungsspannung ausgefallen oder der Drehgeber falsch angeschlossen. Zusätzlich wird der Fehler an die Steuerung gemeldet. (Bild: Baumer)

Bild 5: HeavyDuty-Drehgeber mit integrierter Funktionsüberwachung. Grünes Licht signalisiert die einwandfreie Funktion (a), rotes Blinken warnt bei Strich- oder Nullimpulsfehler, rotes Dauerlicht (b) erscheint bei einer Überlastung der Ausgangstreiber. Bleibt die LED dunkel, ist die Versorgungsspannung ausgefallen oder der Drehgeber falsch angeschlossen. Zusätzlich wird der Fehler an die Steuerung gemeldet. (Bild: Baumer)

Der Betriebszustand wird zudem direkt am Drehgeber mit einer Mehrfarb-LED visualisiert. Grünes Blinken zeigt einerseits eine störungsfreie Funktion, andererseits auch das Drehen des Drehgebers. So erkennt der Anwender sofort eine drehende Welle – selbst dann, wenn diese nicht direkt sichtbar ist. Rotes Blinken warnt bei Strich-, Nullimpuls- oder Signalfolgefehlern und rotes Dauerlicht erscheint bei einer Überlastung der Ausgangstreiber (Bild 5). Bleibt die LED dunkel, ist entweder die Versorgungsspannung ausgefallen oder der Drehgeber falsch angeschlossen. Der Anwender ist damit fortwährend über den Zustand des Geräts im Bilde – und das auch schon während der Montage und Inbetriebnahme, da mit der LED auch ein fehlerhafter Drehgeber-Anschluss ohne weiteres erkannt und behoben werden kann.

EMS ist damit eine einfache und sehr effiziente Überwachungsfunktion. Sie benötigt keine zusätzlichen Funktionsmodule zur Anzeige des Drehgeber-Status, arbeitet autark und muss nicht vor der Installation mit externen Mitteln wie Notebook und Konfigurationssoftware parametriert werden.

Ellen-Christine Reiff

Ellen-Christine Reiff

Studium der deutschen Philologie, danach tätig bei Theater und Fernsehen, seit 1986 freie Journalistin beim Redaktionsbüro Stutensee mit Schwerpunkt Optoelektronik, elektrische Antriebstechnik, Elektronik und Messtechnik.

Das könnte Dich auch interessieren …

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.