Auf den Zahn gefühlt

von Bernhard Foitzik

Drehzahlen berührungslos und daher verschleißfrei zu messen, ist heute vielleicht nicht immer notwendig, jedoch sehr gefragt. Arbeitet ein mechanisches System mit Zahnrädern, bietet sich das „Zählen der Zähne“ als Messprinzip an. Das hier vorgestellte System arbeitet berührungslos auf magnetischer Basis.

Folgen wir der Idee von Andreas Wiessler, Produktmanager bei Siko, Buchenbach: „Wo sich ein Zahnrad dreht, können wir auch messen.“ Jedenfalls folgt die Produktlinie MagLine der Idee, die Messsysteme auf Drehgeberbasis mit Zahnstangen und Ritzel durch ein berührungsloses System auf magnetischer Basis zu ersetzen. Wiessler über die Genauigkeit und den Einsatz des Systems: „Ein Einsatz ist immer dann sinnvoll, wenn beispielsweise eine Drehzahlerfassung mit bereits vorhandenen Zahnrädern oder Zahnstangen an einer Maschine erfolgen kann.“ Denn dann brauche man lediglich noch die „Zahnrad-Sensorik“ und nicht noch einen Magnetring oder alternativ ein optisches Messsystem.

Hoch integriertes Messprinzip

Die Sensorik der kompakten Messsysteme erfasst die Bewegung der Zahnstruktur. Daraus lassen sich Änderungen von Positionen, Winkel und Drehzahl ableiten. Das inkrementale Messprinzip, das Wiessler als „hochintegriert“ bezeichnet, soll sehr hohe Auflösungen und Wiederholgenauigkeiten ermöglichen. MagLine tastet Magnetfelder berührungslos ab und wandelt die gewonnenen periodischen Signale in analoge oder digitale Werte um. Das direkte, berührungslose Messprinzip verhindert, dass sich mechanische Einflüsse auf das Messergebnis auswirken, und ermöglicht eine einfache Integration in Maschinenbaulösungen.

Vier Linien decken „alle“ Präzisionsklassen ab

Die Skalierungsfaktoren sind wählbar, so dass sich die Auflösung im Rahmen der Grenzwerte an die jeweilige Aufgabenstellung anpassen lässt. Die Sensorik ist komplett ist einem Metallgehäuse vergossen. Entsprechend unempfindlich ist der Zahnradsensor und durchaus gut geeignet für raue Umgebungsbedingungen. Dabei hat das Unternehmen gleich vier Produktlinien im MagLine-Programm, nämlich Basic, Micro, Macro und Roto. Die höchste Auflösung hat Magline Micro mit maximal 0,2 µm bei einer Wiederholgenauigkeit von ± 1 µm. Dieses hochauflösende System ist konzipiert für präzise und hochdynamische Prozesse mit besonderen Anforderungen an die Messwerterfassung im µm-Bereich. Als „grobe Auflösung“ bezeichnet der Leiter des Produktbereiches, Andreas Wiessler, dann schon das Macro-System mit einer Auflösung von 0,25 mm – das allerdings bei Messlängen bis 160 m oder mehr. Einschlägige Anwendungen sind hier Hochregallager oder beispielsweise auch die Bühnentechnik. Wiessler: „Man muss schon wissen, was man wie genau messen will.“ Denn grundsätzlich konkurriert ein solches magnetisches Messsystem mit optischen und induktiven Systemen. Die Grenze ist nicht klar zu ziehen, in der Praxis dennoch deutlich: „Bei einer höheren Genauigkeit wird man optischen Systemen den Vorzug geben.“ Doch während es sich bei optischen Systemen meist um geschlossene Systeme handelt, sei die Zahnradsensorik ein unempfindliches, offenes System mit einem hohen Grad an Flexibilität, gerade weil es kompakt sei, meint der Produktmanager. Für das neue Systeme spreche, dass vorhandene Zahnradstrukturen (auch von Zahnstangen) genutzt werden könnten. Abhängig vom Zahnraddurchmesser können Umdrehung zwischen 1 und 30.000 min-1 erfasst werden.

Robuste Sensorik für Heavy-Duty-Einsatz

Anwendungen sieht man bei Siko in Antriebsspindeln an Fräs- und Schleifmaschinen, in Windkraftanlagen, in der Aufzugstechnik und in Schienenfahrzeugen. Die robuste Auslegung machen die Zahnradsensoren ZSK durchaus geeignet für Heavy-Duty-Anwendungen wie Schiff- und Kranbau. Wiessler: „Unsere Zahnradsensorik ist unempfindlich gegen Schock und Vibrationen.“ Weiter seien Feuchte, Staub, Öle, Fette und Temperaturen bis 125°C kein Problem beim Einsatz.

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