DER KONSTRUKTEUR 11/2015

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL Sensorik für rauen Einsatz Resolver-Lösungen für höchste Betriebssicherheit in mobilen Maschinen Manfred Hick Resolver sind nach optischen Drehgebern die am häufigsten in der Industrie eingesetzten Winkelsensoren. Sie werden für Steuer- und Regelaufgaben in zahlreichen Anwendungen eingesetzt. Von zentraler Bedeutung sind dabei Robustheit und Verfügbarkeit der Maschinen und Antriebe. In kaum einem anderen Umfeld wird Sensoren so viel abverlangt wie in der mobilen Automation. Einsatzbereiche erstrecken sich von Baumaschinen und Kränen über Schwerlastfahrzeuge bis hin zu Feuerwehren oder Kommunalfahrzeugen. Allen gemeinsam ist der Einsatz unter extremen Umweltbedingungen: Nässe, Schmutz und Staub, extreme Temperaturen, extremes EMV-Umfeld, Stöße und Vibrationen, Chemikalien, Öl etc.. Doch müssen vergleichsweise winzige Sensoren zuverlässig zentrale Steuerungsaufgaben an oft exponierten Stellen erfüllen. Maximale Verfügbarkeit durch minimale Maschinenstillstandzeiten ist dabei von zentraler Bedeutung. Bewährte Resolvertechnik Hier setzt die LTN Servotechnik GmbH, ein Anbieter von Resolvern, mit ihren bewährten Lösungen an. Resolver werden heute in zahlreichen Anwendungen zur präzisen Positionsmessung eingesetzt – beispielsweise der Drehung und Neigung eines Auslegers, Krans oder einer Baggerschaufel. Auch Weglängen, Drehzahl und Geschwindigkeit können mit Resolvern erfasst werden. Trotz ihres einfachen Aufbaus bieten Resolver bei der absoluten Positionserfassung ein sicheres Messverfahren und gewährleisten eine gute Signalweiterleitung, eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit und hohe Drehbeschleunigungs- und Geschwindigkeitsresistenz. Manfred Hick, LTN Servotechnik GmbH, Otterfing Da Resolver auch keinen Referenzpunkt benötigen, steht die absolute Lagerückmeldung sofort zur Verfügung. Resolver bieten gegenüber klassischen Drehgebern den Vorteil einer größeren Robustheit, da es sich hier fast ausschließlich um mechanische Bauteile handelt, bei denen keine aktive Elektronik verbaut wird. So trotzen sie selbst widrigsten Bedingungen und können noch extremere Einsatztemperaturen und rauere Umweltbedingungen problemlos bewältigen. Sie widerstehen Erschütterungen bis 100 g und Vibrationen bis 50 g. Resolver sind bei Verwendung entsprechend geeigneter Materialien sogar in einem Temperaturbereich von -200°C bzw. bis über +200°C einsetzbar. Mit so genannten vergossenen Resolvern, die eine unerreicht hohe Betriebssicherheit garantieren, besitzt LTN ein klares Alleinstellungsmerkmal. Vergossen Vergossene Resolver bieten eine extrem robuste Alternative zu herkömmlichen Drehgebern bedeutet, dass alle Litzen und Wicklungen unter einer Kunstharz-Schicht liegen und damit in ihrer Funktionalität vor Schmutz, Wasser, Öl und Chemikalien geschützt sind. Gleichzeitig bietet der Kunstharzverguss auch größtmöglichen Schutz gegen mechanische Beschädigungen und steigert die Anlagenzuverlässigkeit. Im Gegensatz zu Drehgebern ist die Elektronik bei Resolvern nicht vor Ort exponiert. Denn die Datenerfassung durch den Resolver und die Signalaufbereitung der Elektronik müssen nicht zwingend eine Einheit bilden, sondern können vielmehr bis zu 150 Meter voneinander entfernt angeordnet sein. Die Resolversignale werden über Kabel übertragen, die Elektronik kann geschützt in einiger Entfernung untergebracht sein. Aufgrund der Maschinenrichtlinie sind die Anforderungen für Steuerungstechnik und speziell an die Sensorik in den letzten Jahren gestiegen. Die Sicherheit von 96 Der Konstrukteur 11/2015

SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK Maschinen, Anlagen und Systemen ist von der korrekten Funktion ihrer elektronischen Steuerung und der damit verbundenen Komponenten abhängig. Fehler der Steuerung können zu gefährlichen Situationen führen und sowohl Personen als auch Investitionen gefährden. Um diese Gefährdungen möglichst auszuschließen, müssen Steuerungen besonderen Anforderungen im Hinblick auf ihre funktionale Sicherheit erfüllen. Resolver bieten wegen ihrer robusten Konstruktion und durch ihr Messprinzip per se hohe Ausfallsicherheit oder können z. B. als redundantes Messmittel die Ausfallsicherheit eines Systems erhöhen. LTN-Resolver zum Einsatz. Ein im optimalen Drehzahl- und Lastbereich betriebener Dieselmotor treibt einen Generator an, dieser versorgt wiederum starke Servomotoren für den Radantrieb. Resolver dienen hier als Rückmeldesystem für die Antriebsmotoren zur Lastverteilung und bestimmen quasi mit dem Gaspedal die Geschwindigkeit der Muldenkipper. Durch diese Antriebsart lässt sich der Dieselverbrauch signifikant senken, was bei den hohen Verbräuchen solcher Fahrzeuge ein Argument von zentraler Bedeutung ist. www.ltn.de 01 Zur Winkelerfassung bei Auslegern wird über Resolverrückmeldungen aus den Auslegergelenken die genaue Position der Ausleger bestimmt Beispiele für Einsatzbereiche Resolvertechnik von LTN wird in der mobilen Automation im Bereich der genauen Winkel- und Längenerfassung eingesetzt, beispielsweise bei Kranauslegern, Arbeitsplattformen mit Hubfunktion, Bohrgeräten und Greifern im Tunnel- und Bergbau, bei Mobilkränen und Baggern, im Straßenund Schienenbau, bei Hafen- und Schiffskränen sowie bei Harvestern und anderen Land- und Forstmaschinen. Eine andere Standardanwendung ist die Steuerung von Servoantrieben, die fein aufeinander abgestimmt agieren müssen. Bei sogenannten STS-Kränen („Ship-To-Shore“) in Häfen müssen z. B. mehrere Elektroantriebe eines Kranes reibungslos zusammenarbeiten, damit das Löschen der Ladung von Containerschiffen rasch und sicher verläuft. Der Resolver meldet dabei die jeweilige Arbeitsposition und Geschwindigkeit des Elektromotors an die Steuerung zurück, die die Gesamtkoordination übernimmt. Auch bei der Hybridantriebregelung, z. B. für schwere LkW im Tagebau, kommen 02 Bei STS-Kränen in Häfen müssen mehrere Elektroantriebe eines Kranes reibungslos zusammenarbeiten