Robuste Drehgeber für hochgenaue Positionserfassung

Salzwasser? Starke Stöße? Egal!

Zur benutzerfreundlichen Bedienung und Überwachung von Siloanlagen hat Achberg eine neue Bedienoberfläche entwickelt. Diese ist speziell für den Einsatz in der Kunststoffindustrie vorgesehen und bietet dem Benutzer eine klar strukturierte und intuitive Menüführung.

Stahlblock auf einem Hengstler Drehgeber in einem Industriebau. Im Hintergrund eine Maschine, die die Oberfläche des Stahlblocks behandelt.
Hengstler-Drehgeber ermöglichen unter anderem die exakte Oberflächenbehandlung von Stahlblöcken (Foto: OVKNHR/shutterstock)

Laut ist es und ziemlich staubig – wenn sich ein Walzenlader mit zwei rotierenden Rädern an einer Stollenwand entlang fräst. Der Walzenlader hobelt mit seinen Schneidwalzen Kohlestreifen aus dem Flöz. Diese fallen anschließend auf einen Kettenförderer und werden abtransportiert. Sieht man der riesigen Maschine bei der Arbeit zu, ist kaum zu glauben, dass sie ohne ein vergleichsweise winziges Bauteil − einen kleinen Drehgeber, der die Position der Walzen und des Antriebs erfasst − nicht funktionieren würde. Dieser Drehgeber gibt ein Signal an die Steuerung des Walzenladers, die dann die Ausrichtung der Schneidwalzen zum Flöz nachjustiert. So ist garantiert, dass die Maschine die größtmögliche Gewinnungsleistung erzielt.

Die eingesetzten Drehgeber müssen dabei einiges aushalten: Eine staubhaltige Atmosphäre, Temperaturen über 40 °C, Vibrationen und Schocks sowie durch Grubenwasser verursachte Luftfeuchtigkeit belasten die Encoder stark.

Produktbilder der ICURO R158 Imkrementalgeber von Hengstler. Drehgeber mit unterschiedlichen Ein- und Ausgängen
Die Inkrementalgeber der ICURO RI58-Serie halten selbst Temperaturen von bis zu 100 °C problemlos stand (Foto: Hengstler GmbH)

Absolutwertgeber sorgt für Präzision beim Kohleabbau

Namhafte Hersteller von Bergbaumaschinen setzen in ihren Walzenladern deshalb den Multiturn-Drehgeber ACURO AX65 von Hengstler ein. Der Absolutwertgeber ist nicht nur schockfest bis 200 g, sondern mit einem Außendurchmesser von gerade einmal 65 mm auch der kleinste Encoder seiner Klasse. Hengstler hat den AX65 speziell für Anwendungen in explosionsgefährdeten Umgebungen und im Bergbau zertifizieren lassen (ATEX/IECEx). Durch sein hochwertiges Edelstahlgehäuse hält der Drehgeber nicht nur extremen Temperaturen von – 40 bis +60 °C stand, sondern ist auch äußerst korrosionsbeständig.

Manche Produktfeatures sind einzigartig am Markt

Die hohe Widerstandsfähigkeit des Drehgebers wird durch einige innovative konstruktive Maßnahmen erreicht. Dazu gehören z. B. die unverlierbaren Schrauben, die sich innerhalb des ex-geschützten Bauraums der Encoder befinden und die durch einen O-Ring abgedichtet werden. So entsteht kein Spalt zwischen Schraubkopf und Drehgeber, durch den Feuchtigkeit eindringen könnte. Vergleichbare Drehgeber am Markt besitzen weder diese Dichtung noch unverlierbare Schrauben.

Schneidewalze in einem Steinkohle-Bergbau mit explosionsgeschützten Absolutwertgebern. Rechts die Schneidewalze die an einem gelben Antrieb befestigt ist. Links eine Führungskette und eine beleuchtete Haltekonstruktion.
In Walzenladern im Steinkohle-Bergbau sorgen explosionsgeschützte Absolutwertgeber von Hengstler für die optimale Ausrichtung der Schneidwalzen (Foto: Tupungato/shutterstock)

Die hermetische Abdichtung der Schraubköpfe bringt zwei Vorteile mit sich: Zum einen kann der Drehgeber im Inneren nicht korrodieren, zum anderen wird verhindert, dass sich Schmutz an den Schrauben festsetzen und sich diese dadurch „festfressen“. Deshalb lassen sich die Schrauben auch nach langer Zeit noch ganz einfach lösen.

Exakte Positionierung von Bohrköpfen

Mit ihrem hohen Korrosionsschutz und der enormen mechanischen Robustheit empfehlen sich die ACURO AX65-Drehgeber auch für den Einsatz in Drilling-Anwendungen – z. B. auf Bohrinseln, Bohrschiffen oder in der Geothermie-Exploration. Dort übernehmen sie gleich mehrere Aufgaben: Die Encoder messen in der Antriebsmaschine des Bohrstrangs – dem Top Drive – die sogenannten Hebeverfahrwege. Die genaue Position des Bohrstrangs wird zum Beispiel bei der Anbindung unterschiedlich langer Rohre benötigt. Zudem erfasst der Drehgeber in Kombination mit Seilzügen die Längenmessung für den Verfahrweg des Top Drives.

Ein weiteres Anwendungsgebiet für den AX 65 auf Ölplattformen ist das Pipe Handling. Der Begriff bezeichnet die Entnahme der einzelnen Segmente des Bohrgestänges aus einem Bevorratungssystem und die Übergabe an ein automatisiertes Montagesystem. Diese „Electric roughnecks“ genannten Roboter verschrauben die einzelnen Stangen zu einem Bohrstrang. Auch hier spielt der ACURO AX65 seine Stärken aus: Er ist nämlich nicht nur schockfest, sondern hält auch axialen und radialen Wellenbelastungen von bis zu 300 N stand. Und nicht zuletzt sind die Gebermodular aufgebaut, sodass der Kunde seine eigenen Kabel anschlagen kann.

Nur wenige Drehgeber haben eine EX-Zertifizierung

Der hohe Explosionsschutz der Hengstler-Drehgeber hat auch die Herrenknecht Vertical GmbH überzeugt. Das Unternehmen suchte einen Encoder für die Positionierung des Bohrantriebs und des Hebewerks seiner Tiefbohranlagen und entschied sich für den ACURO AX71 und den ACURO AX73. „Die wenigsten Anbieter haben exgeschützte Drehgeber im Programm“, nennt Jürgen Binder, Technischer Leiter bei Herrenknecht Vertical, einen der Gründe für seine Wahl. Beide Encoder punkteten aber auch bei der Feldtauglichkeit: Sie bieten einen sehr guten EMV- und Blitzschutz, halten extremen Temperaturen stand (-40°C/ +70 °C) und sind wie der AX65 korrosionsbeständig.

Zwei Baustellen, Schwerlaster in gelber Farbe auf einem Außengelände. Steinkohle ist bei dem ersten Laster als Ladung sichtbar. Blauer Himmel mit hellen Wolken.
Motorfeedback-Drehgeber von Hengstler regeln die Drehzahl von Elektro-Antrieben in Muldenkippern (Foto: Parilov/shutterstock)
Absolutwertgeber, aus Stahl, rund, mit zwei Schraubengehäusen im rechten Bereich und auf der Front eine Stahlstange, die aus dem rund herauskommt. Im äußersten Rund der Front sind vier weitere Schraubengehäuse in zwei verschiedenen Größen
Mit dem explosionsgeschützten ACURO AX65 hat Hengstler einen sehr robusten Absolutwertgeber im Programm. Der AX65 wird unter anderem in Walzenladern im Bergbau oder zur Positionierung von Bohrgestängen auf Ölplattformen eingesetzt (Foto: Hengstler GmbH)
Absolutwertgeber. Stahl, rund, zylinderförmig, rechts auf der Front ein Stahlstab in der Mitte, umrundet von Dämmmaterial. Im äußeren Bereich zwei Schraubgehäuse. Am anderen, hinteren Ende ein Verschluss oder eine die Unterseite einer großen Mutter
Der Absolutwertgeber ACURO AX71 wurde speziell für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen entwickelt Foto: Hengstler GmbH

Condition Monitoring sichert optimale Funktionsfähigkeit

Der Betriebszustand der Hengstler-Drehgeber lässt sich zudem jederzeit überwachen. Bei den Absolutwertgebern ermöglichen die bereits vorhandenen Schnittstellen wie SSI und Profinet eine Selbstüberwachung der Encoder. Die Inkrementalgeber verfügen dagegen über einen optionalen Alarmausgang. „Wenn der Temperaturbereich des Gebers überschritten wäre oder sich eine LED zugesetzt hätte, würde der Encoder automatisch ein Signal an die Steuerung
geben“, so Application Manager Peter Elbe.

Individuelle Anpassungen sind für Hengstler Standard

Hengstler modifiziert jeden Drehgeber auch exakt nach Kundenwunsch. Den Service nahm u. a. ein Unternehmen in Anspruch, das Flämmmaschinen für die Stahlindustrie fertigt. Diese Anlagen entfernen Oberflächendefekte auf den Stahlblöcken, die durch den Gießvorgang entstanden sind.

Damit die Flämmbrenner optimal arbeiten können, müssen sie exakt auf die zu bearbeitende Oberfläche ausgerichtet werden. Hier kommen RI58TD von Hengstler zum Einsatz: Diese erfassen sowohl die genaue Position der Flämmbrenner als auch deren Verfahrgeschwindigkeit.

Die Inkrementalgeber sind selbst schon sehr robust, denn sie widerstehen Temperaturen von bis zu 100 °C und Schocks in einer Stärke von bis zu 100 g. Darüber hinaus statteten die Ingenieure den Encoder mit einem besonders hitzebeständigen Kabel aus, das sich auch bei Umgebungstemperaturen von bis zu 300 °C nicht verformt.

Anregungen von Kunden fließen in die Produktgestaltung ein

Die Anpassung von Drehgebern an verschiedenste Anwendungen ist für Peter Elbel und sein Team selbstverständlich. Neben der Installation von Sonderkabeln gehören auch die Erweiterung von Temperaturbereichen, die Erhöhung von Lagerlasten und die Integration spezieller Dichtungen zum Service von Hengstler. „Dank unserer langjährigen Expertise können wir unseren Kunden exakt die Lösungen liefern, die sie brauchen“, so Elbel.

Mehrstöckige Bohrinsel mit gelben Stahlträgern im Meer. Im Hintergrund ein Teil, in den Vordergrund ragend ein Übergang zum vorderen Teil, der auch mehrstöckig zu sein scheint.
Auf Bohrinseln garantieren robuste Drehgeber von Hengstler unter anderem die genaue Ausrichtung des Bohrkopfes (Foto: curraheeshutter/shutterstock)

Das Produktprogramm, auf das er und seine Kollegen dabei zurückgreifen können, ist riesig. Neben den eigenen Absolutwert- und Inkrementalgebern vertreibt Hengstler auch die Heavy Duty-Inkrementalgeber und -Resolver der US-amerikanischen Schwesterfirma Dynapar. Da die Resolver ausschließlich aus Wicklungen bestehen und keine empfindliche Auswerteelektronik enthalten, eignen sie sich besonders gut für Anwendungen mit extremen Umgebungstemperaturen oder starken Schocks bzw. Vibrationen. „Wir haben im Vergleich zum Wettbewerb mit Abstand das größte Angebot an Heavy Duty-Resolvern“, weiß Application Manager Peter Elbel. Der Ingenieur kennt die Anforderungen der Schwerindustrie gut – er hat mit seiner Abteilung bereits zahlreiche Anregungen der Branche aufgegriffen und Hengstler-Drehgeber entsprechend optimiert. Die unverlierbaren Schrauben und die O-Ring-Dichtungen sind nur zwei von vielen Beispielen.

Tiefbohranlage im Vordergrund. Links im Hintergrund eine Pumpe, vielleicht Öl. Industrieanlage mit einem turmartigen Komplex. Rechts davor Tankanlagen.
In Tiefbohranlagen von Herrenknecht sorgen explosionsgeschützte Drehgeber von Hengstler für die exakte Positionierung des Bohrantriebs und des Hebewerks (Foto: Herrenknecht Vertical GmbH)

Breites Produktportfolio bietet viele Optionen

Ob Inkrementalgeber für Hochtemperatur-Anwendungen, korrosionsbeständige und ex-geschützte Absolutwertgeber oder Resolver mit maximaler Stoßfestigkeit: Hengstler findet für jede Schwerindustrie-Applikation die ideale Lösung. Und falls ein Standard-Produkt mal nicht hundertprozentig geeignet ist, wird es kurzerhand modifiziert.

Über Hengstler GmbH

Die Geschichte von Hengstler geht auf das Jahr 1846 zurück. Damals begann der Uhrmachermeister Johannes Hengstler im schwäbischen Aldingen Uhren-Tonfedern in Serie zu fertigen. Im Lauf der folgenden Jahrzehnte wurde u. a. mit der Herstellung von Zählern, Druckern, Abschneidern, Relais und Drehgebern der Grundstein gelegt für die heutige umfassende Erfahrung von Hengstler. Seit Juli 2016 gehört Hengstler zum Fortive Konzern. Eine besondere Stärke von Hengstler ist die komplette Projektabwicklung für Applikationen nach Maß. Das Leistungsportfolio basiert auf langjährigen, vielfältigen Erfahrungen in der Elektromechanik, Mechanik, Pneumatik sowie der Elektronik und einem entsprechenden Produktprogramm, komplettiert durch hohe Kompetenzen in den Bereichen Engineering, Produktion, Montage. Leiterplattenbestückung, Customizing und weltweiten Support.

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Dieser Artikel ist aus der Printausgabe des Verlags bulkmedia.

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