Zukunftssicher aufgestellt

Sensorik

Positionssensorik – Sensoren zur präzisen Erfassung von Positionen sind so vielfältig wie die Anwendungen. Darum ist viel Entwicklungsarbeit notwendig, um ein schlagkräftiges Portfolio aufzubauen.

03. November 2016

Kontaktlose Positionssensorik hat sich in der Industrieautomation und in mobilen Anwendungen einen festen Platz erobert. Auch bei den robusten Weg- und Winkelaufnehmern, die oft nach magnetischen Prinzipien arbeiten, bleibt die Entwicklung nicht stehen.

Robustheit, Geschwindigkeit, Genauigkeit und– vor allem im Hinblick auf Industrie4.0– die Kommunikationsfähigkeit sind in diesem Zusammenhang wichtige Schlagworte. Gleichzeitig wird die Wahl des geeigneten Messprinzips und des passenden Sensors immer von den konkreten Anforderungen der jeweiligen Messaufgabe bestimmt. Das heißt, unterschiedliche Anwendungen verlangen nach unterschiedlichen Sensoren.

Anbieter Novotechnik bietet in der kontaktlosen Positionssensorik eine breite Palette, von hochdynamischen Wegaufnehmern bis hin zu Single- und Multiturn-Drehgebern, die sich auch für mobile Anwendungen eignen. Das Thema Industrie4.0 ist auch hier im Fokus: Viele der Produkte können mittlerweile über IO-Link kommunizieren. Ihre Intelligenz wird so in vollem Umfang für den Automatisierungsverbund nutzbar.

Als für schnelle Positionieraufgaben prädestiniert bezeichnet das Unternehmen aus Ostfildern seinen induktiven Wegaufnehmer TF1 in Standardlängen von 100 bis 1.000Millimetern. Die Update-Rate des Messsystems erreicht zehn Kilohertz, dies bedeutet einen Zeitverzug von 0,2Millisekunden zwischen realer Position und dem zugehörigen Messwert. Mit einer optimierten Regeldynamik gibt es auch bei raschen Bewegungswechseln kein Überschwingen. Dabei arbeitet der Sensor mit einer Auflösung von bis zu einem Mikrometer.

Typische Anwendungen finden sich zum Beispiel bei Linearantrieben, Spritz- und Druckgussmaschinen, bei Pressen und Stanzen in der Blechbearbeitung, in Verpackungs- oder Holzbearbeitungsmaschinen oder bei der Positionserfassung an schnellen Bewegungseinheiten in Fertigungslinien.

Dabei ist die eingesetzte Novopad-Technologie unempfindlich gegenüber Magnetfeldern, die beispielsweise von großen Motoren, Hydraulikventilen oder magnetisch aktivierten Spannvorrichtungen erzeugt werden, denn die Position wird nicht magnetisch, sondern induktiv erfasst. Außerdem sammeln sich bei der Metallverarbeitung am nichtmagnetischen Geber keine Metallspäne an. Positionsgeber stehen sowohl geführt zur Ankopplung an Schubstangen zur Verfügung als auch ungeführt für eine mechanische Entkopplung.

Die Maßverkörperung ist über eine Leiterplatte realisiert. Durch diesen robusten Sensoraufbau beeinträchtigen selbst starke Vibrationen das Messergebnis nicht. Außerdem deckt der Sensor mit -40 bis 85Grad Celsius einen großen Temperaturbereich ab. Das Messsignal wird als analoges Strom-Spannungs-Signal oder digital über SSI ausgegeben. Außerdem sind Kommunikationsschnittstellen gemäß IO-Link beziehungsweise CANopen-Standard verfügbar; eine Ethernet-Schnittstelle wird folgen.

Durchgängig kommunizieren

IO-Link bringt in der Praxis gleich mehrere Vorteile: Die Punkt-zu-Punkt-Verbindung bietet Feldbus-Funktionalität zu attraktiven Preisen und ermöglicht die durchgängige Kommunikation der Steuerung bis in die Sensorebene. Speziell die Verdrahtung ist– verglichen mit Industrial Ethernet– deutlich einfacher und somit kostengünstig, da mit ungeschirmten, dreiadrigen Leitungen sowie dem M12-Steckersystem gearbeitet werden kann. Bei der Inbetriebnahme kann der Anwender Parameter wie Nullpunkt oder Drehrichtung einfach verändern und somit die Variantenvielfalt verringern. Neben der reinen Positionsinformation lassen sich zudem weitere Informationen wie Status- oder Diagnosemeldungen austauschen. Fehler im Regelkreis sind schnell zu lokalisieren, da die Einstellparameter zentral gespeichert sind. Ein Sensor lässt sich in kurzer Zeit austauschen.

Letztendlich bringt IO-Link mit diesen Maßnahmen eine Kostenreduktion, von der Anwender in Automatisierungstechnik und Maschinenbau gleichermaßen profitieren können. Diese Vorteile stehen inzwischen bei vielen Sensoren im Portfolio von Novotechnik zur Verfügung.

Dazu gehören neben den induktiven Wegaufnehmern auch rotative Sensoren wie die robusten Single- und Multiturngeber der Baureihen RSC-2800 und RSB-/RMB-3600. Die magnetischen Sensoren der Baureihe RSC-2800 haben sich in vielen industriellen und mobilen Anwendungen bewährt. Sie sind kompakt, einfach zu montieren und erfassen den Drehwinkel über volle 360Grad mit einer Auflösung von bis zu 14Bit.

Mit den Single- und Multiturngebern der Baureihe RSB-/RMB-3600 bietet Novotechnik ein- oder mehrkanalige Ausführungen im Vollmetallgehäuse mit nur 36,5Millimetern Durchmesser und langlebigen Kugellagern. Weitere Sensoren mit IO-Link sind beispielsweise der absolute, magnetostriktive Wegaufnehmer TH1 in Stabform zur direkten Integration in Zylindern sowie das Modell TP1 in Profilbauform.

Hohe Anforderungen beherrschen

Anspruchsvolle Einsatzgebiete sind Flurförderzeuge sowie mobile Arbeitsmaschinen, wie sie in Bau-, Agrar- und Forstwirtschaft eingesetzt werden. Hier herrschen aufgrund des Außeneinsatzes sehr hohe Anforderungen an die Sensorik. Außer zuverlässiger Funktion bei rauen Betriebsbedingungen sind aber meist noch weitere Eigenschaften gefragt, wie kompakte Abmessungen, wenn der Einbauraum knapp bemessen ist, oder Redundanz bei sicherheitsrelevanten Anwendungen. Auch der Kostenfaktor spielt oft eine wesentliche Rolle.

Speziell für solche Anforderungen wurden die magnetischen Winkelsensoren der Baureihe RSA-3200 und RFE-3200 entwickelt, die es sowohl in Wellenausführung (RSA) als auch in der berührungslosen Variante mit separatem Positionsgeber (RFE) gibt. Beide Ausführungen sind optimiert für Anforderungen im mobilen Einsatz und nach höchsten EMV-Standards wie ISO-Pulse und hohe Störfelder gemäß ISO 11452 getestet. Die Positionswerte werden als analoge Strom- oder Spannungswerte ausgegeben, eine CANopen-Schnittstelle ist ebenfalls erhältlich. Außerdem stehen ein- und mehrkanalige Ausführungen zur Wahl. mk

Auf einen Blick

Seit fast 70Jahren ist Novotechnik aus Ostfildern tätig in Sensorik und Messtechnik. Allein in Deutschland arbeiten über 200Mitarbeiter an Weg- und Winkelsensoren, die weltweit in Fertigung, Steuer- und Messtechnik eingesetzt werden. Die Produktpalette umfasst zudem spezielle Automotive-Lösungen sowie Messwertumformer und Messgeräte. Für spezielle Anwendungen gibt es maßgeschneiderte Lösungen.

Erschienen in Ausgabe: 08/2016