Drehgeber – Hochbelastbare und zuverlässige Heavy-Duty-Drehgeber gibt es heute in unzähligen Varianten. Doch schon ein kleiner Defekt kann zum Stillstand ganzer Betriebe führen. Um sicherzugehen, dass er auch unter den widrigsten Bedingungen zuverlässig seinen Dienst tut, sollte genau geprüft werden, ob sich der Drehgeber überhaupt für die Anwendung eignet.
von Stefan Haberstroh, Baumer Hübner GmbH
Wo immer sich im Bergbau, in der Container-Logistik oder in vielen anderen Industriebranchen etwas dreht und bewegt, sind Heavy-Duty-Drehgeber nicht weit. Sie messen Drehzahlen und Winkelpositionen von Antrieben oder Maschinenwellen. Dabei sind sie so robust, dass sie selbst dann noch verlässlich Dienst tun, wenn »einfache« Drehgeber längst die Waffen gestreckt haben.
Die Bezeichnung heavy duty ist dabei eng verbunden mit Hübner Berlin, der heute zum Sensorspezialisten Baumer gehört und weltbekannt ist für seine Expertise bei Heavy-Duty-Drehgebern. Hübner Berlin hat die Königsklasse der Drehgeber in den 1950er-Jahren begründet und bis heute durch viele Innovationen perfektioniert.
Heavy-Duty ist für Baumer Hübner dabei mehr als dicke Wände und Schutz gegen Rost. Es ist zuallererst ein Leistungsversprechen: »Drehgeber, die sich Heavy-Duty nennen wollen, dürfen den Anwender niemals im Stich lassen«, betont Daniel Walew, Product Manager bei Baumer Hübner. Denn schon ein kleiner Defekt kann zum Stillstand ganzer Betriebe führen und hohe Kosten nach sich ziehen. Wie ein Hersteller dies erreicht, ist eigentlich zweitrangig. Allerdings haben sich über die Jahrzehnte weithin akzeptierte Merkmale in Bezug auf Präzision, Dichtheit, mechanische oder elektrische Robustheit herausgebildet, die jeder Heavy-Duty-Drehgeber erfüllen sollte.
Präzision: Ein Drehgeber muss verlässliche Signale liefern, die eine präzise Steuerung und Regelung von Antrieben und Generatoren erlauben. Heavy-Duty-Drehgeber müssen dabei genauso präzise sein wie »kleine« Drehgeber, die in Fabriken am Fließband Dienst tun. Denn kleine Messfehler können hier große, vielleicht sogar Leben gefährdende Auswirkungen haben, man denke nur an das Absetzen eines tonnenschweren Containers.
Mechanische Robustheit: Ein Heavy-Duty-Drehgeber muss so widerstandsfähig sein, dass er harte Stöße, Vibration und Kräfte auf die Drehgeberwelle aushält und das über viele Jahre. Ein Austausch ist teuer, nicht weil der Drehgeber teuer wäre, sondern weil er meist schwer zugänglich ist und die Anlage während eines Austauschs nicht arbeiten kann. Verschiedene Maßnahmen machen einen Drehgeber heavy duty: Großzügig dimensionierte Lager auf beiden Seiten des Gehäuses in möglichst großem Abstand, die axiale und radiale Kräfte kompensieren, robuste Gehäuse mit dicken Wänden sowie ein stoß- und vibrationsunempfindliches Inneres.
Dichtheit: Wo die Heavy-Duty-Drehgeber arbeiten, ist es meist staubig, schmutzig, feucht. Ein robuster Drehgeber muss daher gut abgedichtet sein, gerade auch an den neuralgischen Stellen, der Welle und dem elektrischen Anschluss. Und wenn Salzwasser oder Chemikalien am Gehäuse nagen, ist ein guter Korrosionsschutz durch geeignete Wahl von Materialien und Beschichtungen Pflicht.
Elektrische Robustheit: Heavy-Duty-Drehgeber dürfen sich niemals durch elektromagnetische Felder beirren lassen. Die entstehen beispielsweise, wenn ungeschirmte stromführende Leitungen in der Nähe vorbeiführen, was bei vielen Anwendungen vorkommt. Ohne ausreichende Abschirmung könnte die Elektronik im Drehgeber zerstört werden oder fehlerhafte Messsignale liefern. Mitunter fließen in Folge von Spannungsdifferenzen auch Ströme durch die Welle. Sie können die Schmierung im Lager verbrennen und es zerstören. Das Innere eines Heavy-Duty-Drehgebers muss daher elektrisch gegen die Außenwelt isoliert sein.
Wenn ein Drehgeber die Bezeichnung heavy duty verdient, dann ist es laut Daniel Walew der HOG10 von Baumer Hübner, der »gewissermaßen die Blaupause jedes Heavy-Duty-Drehgebers ist«. Zudem bietet der HOG10 weitere Eigenschaften, die es so nur von Baumer gibt und die die Passgenauigkeit enorm erhöhen können, wie zwei Beispiele zeigen.
Da die Heavy-Duty-Drehgeber meistens in unwirtlichen Umgebungen eingesetzt werden, wo sie Staub, Feuchte und Chemikalien ausgesetzt sind, besitzen sie aus Schutzgründen eine Dichtung. Doch Dichtung ist nicht gleich Dichtung. Beim HOG10 sind deshalb optional unterschiedliche Dichtungsysteme für ölig-feuchte oder staubig-abrasive Umgebungen für besondere Anwendungen in den Tropen, im Offshore-Bereich, im Zementwerk oder anderen aggressiven Umgebungen wählbar.
Zur Verfügung stehen beispielsweise Dichtungen, die eine hohe Beständigkeit gegen grob- und feinkörnige Beaufschlagung besitzen und deren Dichtungskomponenten absolut verschleißfrei funktionieren. Zudem erlaubt die reibungsfreie Bauweise dieser Dichtungen einen Betrieb ohne Leistungsverlust. Damit bieten sie auch in den hohen Drehzahlbereichen höchste Dichtwirkung bei reduziertem Energieaufwand.
Drehgeber wandeln die mechanische Winkelposition in ein elektronisches Signal um. Die Drehwinkelmessung kann entweder nach dem inkrementalen oder absoluten Prinzip erfolgen.
Mehr Infos zu den (Heavy-Duty-) Drehgebern erhalten Sie zum Beispiel auf der Messe Motek in Stuttgart.
Baumer, Halle 5, Stand 5330
Und da Heavy-Duty-Drehgeber in der Regel in großen Anlagen zum Einsatz kommen, müssen Signale häufig Distanzen von 100 Metern oder mehr überbrücken. Baumer legt daher großen Wert auf eine saubere Signalqualität und eine hohe Ausgangsleistung der kurzschlussfesten Leistungstransistoren. Je nach Ausführung wird garantiert, dass Distanzen bis 550 Meter überbrückt werden. Wenn auch das nicht ausreicht, kommen Lichtwellenleiter zum Einsatz, um die Signale störungssicher 1,5 Kilometer zu übertragen.
Wer Präzision und Wartungsfreiheit will, der sollte laut Daniel Walew daher im Vorfeld »am besten mit einem Experten prüfen, welcher Heavy-Duty-Drehgeber sich für die jeweilige Anwendung eignet.«
