Jede Branche hat ihre Besonderheiten. So sind im Umfeld mobiler Arbeitsmaschinen die EMV-Anforderungen besonders hoch. Die Bordnetze sind in der Regel für geringe Spannungen ausgelegt beziehungsweise haben Spannungsschwankungen, die keine Auswirkung auf die Signale eines Sensors haben sollten. Ein erweiterter Arbeitsspannungsbereich von 8 bis 30 VDC und der sogenannte Load-Dump-Schutz sind daher weit verbreitet. Darüber hinaus müssen Komponenten für mobile Arbeitsmaschinen auch mechanisch robust sein. Auf einem Betonmischer, einem Radlader oder anderen Arbeitsfahrzeugen sorgen Dieselmotoren und Arbeitseinheiten für starke Vibrationen und Erschütterungen. Vollvergossene technische Komponenten schützen die Elektronik in diesen Fällen davor, aus der Bahn geworfen zu werden.
Standard-Drehgeber oft überfordert
Nahezu allen Drehgebern auf dem Markt bereitet die geforderte Robustheit im Mobile-Equipment-Bereich Probleme. Fast alle Typen und Messprinzipien weisen bauartbedingt eine direkte Koppelung von Drehachse und Sensor auf – egal ob potenziometrische Drehgeber, optische Systeme oder Hall-Drehgeber. Das hat zur Folge, dass Vibrationen und Schläge über die Welle auf den Drehgeber übertragen werden und ihn bis zum Defekt belasten. Neben den Vibrationen sind eindringender Schmutz und Feuchtigkeit mögliche Probleme, die über kurz oder lang ebenfalls zum Exitus des Drehgebers führen.
Viele dieser Herausforderungen kann Turck mit seinen berührungslosen Drehgebern der Serie Ri360-QR24 und dem Winkelsensor Ri360-QR14 seit Jahren meistern. Aufgrund ihres besonderen Resonator-Messprinzips sind die Geräte verschleißfrei, hochauflösend, vibrationsbeständig, hochdrehend und erfüllen dauerhaft Schutzart IP68/69K. Das Messprinzip erlaubt eine Konstruktion ohne Dichtungen mit vollständig vergossenem Sensorgehäuse, das vom Positionsgeber getrennt ist. Das Eindringen von Staub oder Wasser in die Elektronik ist so ausgeschlossen, auch bei Kondensation. Vibrationen und Versatz bis zu einem Millimeter kann der Encoder kompensieren.
Während sich der QR24 in zahlreichen Anwendungen der Fabrikautomation bewährt hat, wurde er im Bereich Mobile Equipment nur vereinzelt eingesetzt. Für die in diesem Anwendungsfeld oft sehr engen Räume ist er häufig zu groß. Lediglich die Variante mit CAN-Bus kommt zum Einsatz. Den kleineren QR14 setzen Kunden in dieser Branche häufiger ein. Er ist allerdings von der Auflösung – im Hinblick auf Genauigkeit und Geschwindigkeit – kein klassischer Drehgeber, weshalb er auch als Winkelsensor bezeichnet wird.
QR20 schließt Lücke
Die Vorteile beider Produkte kombiniert Turck jetzt im Ri360-QR20. Diese Drehgeberserie bietet nahezu die Performance des „großen Bruders“ QR24, ist jedoch in einem kompakten und auf den Mobile-Equipment-Markt angepassten Gehäuse mit den Maßen 71 x 64 x 20 mm aufgebaut. Der Clou dabei: Das Gehäuse umschließt den Positionsgeber vollständig und deckt diesen somit nach außen hin vollständig ab. Eine zylindrische Aussparung im quaderförmigen Gehäuse bietet ausreichend Platz für den Positionsgeber – ohne eine mechanische Verbindung mit ihm einzugehen.
Dieses neue Prinzip verspricht eine hohe Montageflexibilität und reduziert nicht nur den planerischen Aufwand des Konstrukteurs, sondern bietet neben Schutz vor Staub oder Feuchtigkeit vor allem mechanischen Schutz, da keine abstehenden Teile zu berücksichtigen sind. Das Gehäuse ist zudem dauerhaft dicht. Selbst die oft problematischen potenziell undichten Stellen wie LED-Linsen entfallen, da der QR20 an diesen Stellen einen transluzenten Kunststoff verwendet, durch den die innenliegende LED hindurchscheint. So ist selbst kapillares Eindringen von Wasser nicht möglich.
Der Drehgeber ist aber nicht nur konstruktiv, sondern auch elektrisch auf die Anforderung des Mobile-Equipment-Markts zugeschnitten. Das unterstreicht er beispielsweise mit einer EMV-Störfestigkeit von 100 V/m, die auch von der E1-Zertifizierung gefordert wird. Er ist auch vor leitungsgeführten Störungen nach DIN ISO 7637-2 oder SAE J113-11 geschützt. Salzsprühnebel oder schnelle Temperaturwechsel können dem Gerät ebenso wenig anhaben wie Diesel oder Vibrationen. Der Arbeitstemperaturbereich liegt bei -40 bis + 85 °C.
Applikationen
Turck hat bei der Entwicklung des QR20 auch eng mit Kunden aus dem Bereich Landmaschinen zusammengearbeitet. Das Gerät ist daher für Einsätze auf landwirtschaftlichen Fahrzeugen gerüstet, beispielsweise an einer Feldspritze. Dort kann der Drehgeber das Ausklappen der Sprüharme erfassen. Bislang wird hier oft Turcks kleinerer QR14 eingesetzt, der allerdings nicht die Option der versenkten Montage des Positionsgebers bietet. Viele Kunden montieren daher Schutzbleche über den Drehgebern. Wer dies künftig vermeiden will, findet im RI360-QR20 die passende Alternative.
In einem anderen Projekt hat ein Zulieferer von Getriebemotoren eng mit Turck zusammengearbeitet. Der Anbieter rüstet seine Getriebemotoren jetzt serienmäßig mit dem RI360-QR20 aus, um den aktuell eingelegten Gang zu erkennen. Dazu erfasst der Encoder den jeweiligen Drehwinkel zwischen 0 und 360°, aus dem sich der aktuelle Gang ergibt.
