radiale Aufwicklung des Bandes

Stabile Linearisierungswerte entstehen durch radiale Aufwicklung des Bandes. Bild: ASM Sensor

Genau nach diesem Prinzip funktionieren auch die Wegband-Sensoren von ASM. Sie verwenden ein absolut glattes Wegband aus einem besonderen, hochflexiblen High-Tech-Edelstahl als mechanisches Zugelement.

Positionssensoren mit einem Seil als Zugelement werden seit über 60 Jahren in einer Vielzahl von Anwendungen mit zeitlich begrenztem Erfolg eingesetzt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass bei anspruchsvolleren Anwendungen im industriellen Bereich mit extrem vielen Arbeitszyklen meist die gleiche mechanische Schwachstelle zu Ausfällen führte: das Zugelement.

ASM ist es gelungen, durch Verwendung des sogenannten Wegbandes eine über Jahrzehnte bewährte Technologie noch einmal signifikant zu verbessern. Das Wegband ist mit zehn Millimeter Breite und nur 0,08 Millimeter Dicke das Kernelement der evolutionären Weiterentwicklung vom Wegseil- zum Wegband-Sensor. Das vormals mit der Zeit verschleißende mechanische Messprinzip erreicht nun eine dauerhafte Robustheit. Auch bei mehrfachem Umlenken ist eine extrem lange Lebensdauer gewährleistet, wenn das Band nicht durch Knicken, Kerben oder Beulen übermäßig belastet wird.

Wegband-Sensoren von AFM
Die Wegband-Sensoren von AFM sind für Messlängen bis 20 Meter lieferbar. Bild: ASM Sensor

Elektronische Linearisierung

Mit einem magnetischen Multiturn-Absolut-Encoder werden Linearbewegungen zur Positionsbestimmung in Drehbewegungen umgewandelt. Zu diesem Zweck ist der Encoder fest mit der Bandtrommel gekoppelt und misst so den Drehwinkel der Trommel, auf welcher das Wegband aufgewickelt ist. Der Trommelumfang nimmt mit jeder vollen Umdrehung zu und würde somit nicht-lineare Messwerte erzeugen. Aber unter Berücksichtigung der erfolgten Wicklungszahl wird durch elektronische Linearisierung die tatsächliche Messlänge berechnet. Das heißt, einer definierten Länge des Zugelements wird ein fixer Drehwinkel zugeordnet.

Die dynamische Korrektur der variablen Wicklungslänge erfolgt selbstlernend durch mehrmaliges, vollständiges Abziehen in festgelegten Längenschritten des Wegbandes von der Wickeltrommel. Die Wegband-Sensoren verfügen in der Grundausführung über Linearitätswerte von 0,1 Prozent. Optional sind die Sensoren auch mit Linearitäten von 0,05 Prozent lieferbar, insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen, die nur geringe Toleranzen zulassen.

Wegband-Sensoren
Wegband-Sensoren spielen ihre Stärken bei Umlenkungen extrem aus. Bild: ASM Sensor

Wegband eliminiert mechanischen Schwachpunkt

Der Nachteil berührender, mechanischer Positionssensoren liegt darin, dass diese viel schneller verschleißen als Systeme, die berührungslos arbeiten. Wegband-Sensoren bilden hier eine Ausnahme, da diese Aussage nur bedingt auf sie zutrifft. Ersetzt man das Seil durch ein Band verwandelt sich die mechanische Schwäche in die größte Stärke dieses Messprinzips. Auch doppeltes Umlenken in gegenläufiger Richtung wird mühelos bewältigt.

Aufwendige Testreihen zeigen, dass Sensoren mit Seilen als Zugelement zu Vergleichsergebnissen führen, die weit hinter der Performance des Wegbandes als Zugelement liegen. Ein weiterer Vorteil liegt auch darin, dass Wegbänder nicht von der Messtrommel springen können, sollte die zulässige Beschleunigung überschritten werden. Für Positionssensoren stellt eine solche Toleranz gegenüber maximalen Beschleunigungswerten ein bedeutendes Sicherheitskriterium dar.

Mehr Sicherheit durch verschweißte Elektronik

Temperaturschwankungen, Vibrationen, Schocks sowie Verschmutzungen jeglicher Art wie Staub oder Feuchtigkeit können dem magnetischen Encoder nichts anhaben. Da die Sensorelektronik komplett vergossen ist, liefert der verbaute Encoder zuverlässig Messwerte, selbst wenn in das Gehäuse Wasserkondensat eindringen sollte. Optional kann die Sicherheit weiter erhöht werden, indem zwei elektrisch redundante Messwerte an ein angeschlossenes Steuerungssystem absolut ausgegeben werden. Wird der Informationsweg gestört, etwa durch Fehler in der Übertragung oder Ausfall der Betriebsspannung, liegt unmittelbar nach Ende der Störung wieder eine absolut gültige und verwertbare Positionsinformation vor.

Fazit

Robuste Mechanik und gut abgeschirmte Elektronik sind Grundpfeiler für die Leistungsfähigkeit der Wegband-Sensoren. Diese sind für alle automatisierten Anwendungen prädestiniert, wenn Systemzuverlässigkeit im Vordergrund steht. Ganz besonders bei der Messung von Linearbewegungen mit extrem vielen Hüben beziehungsweise Arbeitszyklen. Überall wo die Steuerung beweglicher Bauteile auf zuverlässiger Positionsmessung beruht, kommen entsprechende Anwendungen in Frage. Im Umfeld der industriellen Automatisierungstechnik können Wegband-Sensoren ein wesentlicher Faktor für weniger Ausfälle bei Maschinen sein. hei

Technik im Detail

Positape-Sensoren

Der Gesamtkatalog Positape-Wegband-Sensoren umfasst sechs Produktlinien zur Messung von Weg-, Winkel- und Neigungspositionen. Die Positape-Positionssensoren eignen sich aufgrund des verwendeten Edelstahl-Messbandes für Anwendungen mit Umlenkungen sowie unter rauen Umweltbedingungen. Es sind Geräte mit Messlängen von 250 bis 20.000 mm mit drei Analog- sowie drei Digitalausgängen erhältlich.