Von Anbaulösungen über integrierte Lösungen bis hin zu vollintegrierten, smarten Lösungen Lagerlose Drehgeber für alle Fälle

Redakteur: Silvano Böni

Kübler baut sein Portfolio im Bereich der lagerlosen Drehgeber aus und erarbeitet zudem neue Features, die bei der Anwendung den Unterschied machen können. So zum Beispiel flexible Anbau- und Einbaulösungen oder individuell zugeschnittene Messsysteme wie smarte, integrierte lagerlose Drehgeber in Synchron- und Asynchronmotoren.

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Lagerlose Drehgeber RLI200/RLI500 mit Null­impuls und verschiedenen Montagemöglichkeiten.
Lagerlose Drehgeber RLI200/RLI500 mit Null­impuls und verschiedenen Montagemöglichkeiten.
(Bild: Kübler)

Lagerlose Drehgeber sind, aufgrund der kompakten Bauform und der Möglichkeit, auf beinahe unbegrenzte Wellendurchmesser einfach montiert zu werden, die perfekte Alternative zu gelagerten Drehgebern. Kübler bietet hier unterschiedliche Magnetringgrössen an, die auf einem Wellendurchmesser bis 390 mm aufgesetzt werden können. Das berührungslose Mess­prinzip mit seiner verschmutzungsunempfindlichen, magnetischen Abtastung zeichnet diese Drehgeber als robust und vor allem langlebig aus. Für eine genaue Positions- und Drehzahlerfassung bietet Kübler seine lagerlosen Drehgeber mit einer sehr hohen Auflösungsbandbreite von 1 bis grösser 16 000 Impulse pro Umdrehung als HTL- oder TTL-Variante an. Die einfache Installation zeigt sich bei der Auswahl der Wellenmontage mit Presssitz, Nabenschraube oder Schraubflansch wie auch bei der grossen Montagetoleranz zwischen Sensorkopf und Magnetring. Überall dort, wo Platz der limitierende Faktor ist, bieten sich die kundenspezifischen Integrationen der lagerlosen Drehgeber besonders an. Zudem stehen lagerlose Drehgeber für eine lange Lebensdauer.

100 % Integration smarter, lagerloser Drehgeber

Kübler ist in der Antriebstechnik stark verwurzelt und untermauert dies mit seinem breiten Portfolio an speziell abgestimmten Drehgebern. Das fundierte Wissen in dieser Branche macht Kübler zu einem starken Partner für Antriebs- und Motorenhersteller, wenn es darum geht, unterschiedlichste elektrische Antriebe präzise und optimal zu regeln und somit auch die Energieeffizienz zu steigern. Gemeinsam mit namhaften Herstellern dieser Branche hat Kübler verschiedene Systemlösungen entwickelt auf Basis der lagerlosen Drehgeber, welche in puncto Platz, Kosten und nicht zuletzt durch die abgestimmte Technik im Vergleich zu gelagerten Drehgebern neue Massstäbe setzen. Eine enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit der Partner ist hier essenziell, um die Produkte optimal aufeinander abzustimmen und bestmöglich zu integrieren. Trotz magnetischer Störfelder, die beispielsweise durch elektromagnetische Bremsen oder durch den Elektromotor selbst entstehen, ist es gelungen, eine Umsetzung auch in diesen für magnetische Sensorsysteme widrigen Bedingungen möglich zu machen. Die Vorteile einer kompakten Bauweise würden normalerweise in solchen Systemen nicht zum Tragen kommen, da man Abstand halten müsste. Dank innovativer Abschirmtechnologie, welche auf FEM-Simulationen basiert, können die Gebersysteme in Applikationen eingesetzt werden, die früher undenkbar gewesen wären.

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Eine weitere Innovation in dieser Umsetzung besteht in der hohen Signalqualität und der daraus resultierenden hohen Regelgüte des Antriebs. Smarte digitale Echtzeit-Signalverarbeitung: hinter dem Begriff «smart» verbirgt sich in doppelter Hinsicht eine innovative Neuerung: einerseits werden durch eine digitale, Mikrocontroller- oder FPGA-basierte Signalverarbeitung ein Driften und Signalfehler, die zum Beispiel durch Temperatur, Alterung und Einbautoleranzen et cetera hervorgerufen werden, aktiv ausgeregelt. Somit werden trotz einer vergleichsweise groben Teilung der magnetischen Massverkörperung genaue und hochaufgelöste Zustandsgrössen ermöglicht. Andererseits wird mittels der ohnehin vorhandenen Kenntnis der Kenngrössen des Antriebssystems Condition Monitoring und Predictive Maintenance ermöglicht. Parametrierbarkeit, auch der integrierten digitalen Signalfilter mit Delaykompensation, die sich als sehr vorteilhaft in vielen Applikationen herausgestellt hat, und ein elektronisches Typenschild inklusive Anwenderspeicher runden die Ausstattungsmerkmale ab.

Den Experten von Kübler ist es so gelungen, Feed­backsysteme zu integrieren, die über eine ungewöhnlich hohe Signalgüte verfügen und dennoch die bei einer Integration nötige Kompaktheit und Zuverlässigkeit aufweisen.

Lagerlose Drehgeber für Windkraftanlagen

Der Einsatz von Sensorik ist vielfältig und stellt diese vor allem in rauen Umgebungen vor grosse Herausforderungen. Unter widrigen Umweltweltbedingen wie sehr niedrigen und sehr hohen Arbeitstemperaturen, Feuchte, Staub oder ständigem Schock und Vibrationen werden Sensoren beziehungsweise Drehgeber eingesetzt und müssen präzise und zuverlässig die Position und Drehzahl von Grossmotoren und Generatoren erfassen und somit als zuverlässige Drehzahlrückführung fungieren. Solche Motoren werden in der Schwerindustrie wie auch in Windkraftanlagen eingesetzt. In Windkraftanlagen kann über die Möglichkeit, als Massverkörperung Magnetbänder einzusetzen, auch direkt die Turbinendrehzahl an sehr grossen Durchmessern gemessen werden.

Durch verschiedene Gehäusekonzepte und die robuste magnetische Abtastung können die lagerlosen Drehgeber in verschiedenen Schutzarten realisiert werden, von IP20 als Einbaulösung bis hin zu robusten Sensorgehäusen bis IP69k.

Mit dieser kompakten Sensorlösung entstehen Vorteile für Hersteller von Grossmotoren und Generatoren. Kübler bietet unterschiedliche Abtastmöglichkeiten an: Sensorkopf mit Magnetring oder Sensorkopf mit flexiblem Magnetband für grössere Durchmesser.

Einen weiteren Vorteil bietet die Variante der lagerlosen Drehgeber mit Smart Technology. Neben der reinen Drehzahlerfassung werden hier auch weitere Messwerte erfasst und für Condition Monitoring beziehungsweise für die nächste Ausbaustufe Predictive Maintenance zur Verfügung gestellt. Dadurch erhöht sich die Anlagenverfügbarkeit und reduziert unerwartete und unerwünschte Stillstandzeiten.

Smart-Technology-Drehgeber im Zeitalter von Industrie 4.0

Die vierte industrielle Revolution ist voll im Gange und ist heute schon in vielen Branchen und Produktionsanlagen Realität geworden. Die stetig ansteigende Vernetzung aller Komponenten einer Anlage oder Maschine sind heute Anforderungen, um selbst­organisierte und effiziente Produktionsabläufe zu realisieren und somit die Leistung zu steigern und gleichzeitig die Kosten zu senken – ganz im Sinne der Vision Smart Factory. Kübler stattet hierzu seine Sendix-Drehgeber mit der Smart Technology aus. Neben Drehzahl und Positionen können die Sensoren eine winkelbasierte Beschleunigung ausgeben und mit integrierter MEMS-Sensorik auch im dreidimensionalen Raum Schock und Vibrationen erfassen. Die Erfassung weiterer Zustandsgrössen wir Temperatur oder Laufzeit ist obligatorisch.

Der smarte Drehgeber wird somit zum Informations-, Mess- und Datenzentrum für elektrische Antriebe – smarte Motoren werden verwirklicht. Bei Kübler spricht man an dieser Stelle von Analytics. Die Daten werden für eine Zustandsüberwachung des Drehgebers, Motors verwendet beziehungsweise fliessen in die Überwachung der gesamten Anlage oder Maschine ein, um übergreifend Condition Monitoring beziehungsweise Predictive Maintenance umzusetzen, die zur Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und zur Reduzierung von ungeplanten Stillstandzeiten führen. Mit der Smart Identification wird jeder Sendix-Drehgeber schnell und einfach in jede Anlage oder Maschine installiert. Dafür sorgt das elektronische Typenschild, welches wichtige Merkmale zur Kommunikation, zum Drehgeber selbst, zum angeschlossenen Antrieb beinhaltet und mit welchem somit «Plug and Play» realisiert werden kann. Namenhafte Hersteller aus dem Bereich der Antriebstechnik setzen heute smarte lagerlose Drehgeber aus dem Hause Kübler ein, um die Anforderungen von morgen erfüllen zu können. Fazit: Durch die Smart Technology entstehen smarte Sensoren und daraus smarte Motoren, die in Anlagen eingesetzt werden, und dies führt letztlich zur Smart Factory. SMM

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