Der Vorteil des Maßbandes liegt darin, dass auch große Messlängen schnell und einfach erfasst werden können, trotz des kompakten Gehäuses. Die Wegband-Sensoren von ASM funktionieren ebenfalls nach diesem Prinzip. Der Hauptunterschied liegt darin, dass die Messwerte als elektronische Signale zur Verfügung stehen. Durch Verwendung eines absolut glatten Wegbandes aus einem speziellen, hochflexiblen Hightech-Edelstahl kommen diese Sensoren von ASM zu ihrem Namen.
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Der Autor: Klaus Manfred Steinich, geschäftsführender Gesellschafter, ASM, Moosinning
Wegband-Sensoren sind eine Weiterentwicklung der konventionellen Positionssensoren mit einem Seil als Zugelement. Sensoren mit diesem Messprinzip werden seit über 60 Jahren in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt. Bei anspruchsvolleren Anwendungen im industriellen Bereich mit sehr vielen Arbeitszyklen zeigte sich jedoch regelmäßig immer die gleiche mechanische Schwachstelle: das Zugelement.
Wegband macht den Unterschied
Durch die Verwendung eines sogenannten Wegbandes als Zugelement ist es gelungen, eine seit Jahrzehnten bewährte Technologie entscheidend zu verbessern. Das Wegband als Kernelement dieser evolutionären Weiterentwicklung ist 10 mm breit und nur 0,08 mm dick. Das Wegband bzw. Messband verleiht dem konventionellen, mechanischen Messprinzip eine unerreichte Robustheit. Wird das Band nicht durch äußeres Einwirken wie Knicken, Kerben oder Beulen strapaziert, hat es selbst bei mehrfachem Umlenken eine extrem lange Lebensdauer. So bleibt es frei von mechanischen Schwachstellen und die strukturelle Integrität des Bandes bleibt erhalten.
Linearisierung des Trommelumfangs
Zur Positionsbestimmung werden Linearbewegungen mittels magnetischem Multiturn-Absolut-Encoder in Drehbewegungen umgewandelt. Hierzu ist der Encoder direkt mit der Bandtrommel gekoppelt und misst den Drehwinkel der Trommel, auf welche das Messband aufgewickelt wird. Mit jeder vollen Umdrehung nimmt der Trommelumfang zu und würde nicht-lineare Messwerte liefern. Durch elektronische Linearisierung wird die tatsächliche Messlänge ermittelt, indem die Zahl der erfolgten Wicklungen berücksichtigt wird. So wird einem fixen Drehwinkel eine definierte Länge des Zugelements zugeordnet. Die dynamische Korrektur der variablen Wicklungslänge erfolgt selbstlernend durch mehrmaliges, vollständiges Abziehen in festgelegten Längenschritten des Wegbandes von der Wickeltrommel. Standardmäßig verfügen die Wegband-Sensoren über Linearitätswerte von 0,1 %. Bei kritischen Anwendungen, die nur extrem geringe Toleranzen zulassen, sind optional auch Linearitäten von 0,05 % möglich. Bei einer maximalen Messlänge von beispielsweise 20 m würde die Abweichung nur ±1 cm betragen.
Mechanische Schwäche wegkonstruiert
Berührende, mechanische Positionssensoren haben erfahrungsgemäß den Nachteil, schneller zu verschleißen als berührungslos arbeitende Systeme. Diese Aussage lässt sich jedoch nur bedingt auch auf die Wegband-Sensoren übertragen. Denn durch das Ersetzen des Seils durch ein Band wurde der Schwachpunkt dieses mechanischen Messprinzips in seine größte Stärke verwandelt. Ausführliche Tests haben gezeigt, dass sogar doppeltes Umlenken in gegenläufiger Richtung mühelos bewältigt wird und zu Vergleichsergebnissen führt, die mit Seilen als Zugelement nicht reproduzierbar sind. Hinzu kommt, dass Wegbänder nicht von der Messtrommel springen können, wenn die maximal zulässige Beschleunigung einmal überschritten wird. Diese Toleranz gegenüber maximalen Beschleunigungswerten stellt für Positionssensoren ein wichtiges Sicherheitskriterium dar.
Sensorelektronik für zusätzliche Sicherheit
Der magnetische Encoder ist resistent gegen Verschmutzungen jeglicher Art wie Staub, Schmierstoffe, Feuchtigkeit und unempfindlich gegenüber Schocks, Vibrationen und Temperaturschwankungen. Sollte in das Gehäuse Wasserkondensat eindringen, wird der verbaute Encoder immer noch zuverlässig Messwerte liefern, da die Sensorelektronik komplett vergossen ist. Die Sicherheit kann optional noch erhöht werden durch die Möglichkeit, zwei elektrisch redundante Messwerte an angeschlossene Steuerungssysteme absolut auszugeben. Das heißt, wird der Informationsweg gestört (Fehler in der Übertragung, Ausfall der Betriebsspannung), liegt sofort nach Wegfall der Störung wieder eine (absolut) gültige und verwertbare Positionsinformation vor.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass robuste Mechanik und abgeschirmte Elektronik Garanten für die Zuverlässigkeit der Wegband-Sensoren sind. Somit sind diese für eine Vielzahl von automatisierten Anwendungen prädestiniert. Insbesondere bei der Messung von Linearbewegungen mit extrem vielen Hüben bzw. Arbeitszyklen. Dazu zählen Anwendungen, bei denen die Steuerung beweglicher Konstruktionselemente auf präziser Positionsmessung basiert. Wegband-Sensoren sind im Rahmen der industriellen Automatisierungstechnik ein signifikanter Beitrag zu weniger Ausfällen bei Endprodukten wie Anlagen und Maschinen. I
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