Konstruktion Aufsteckmontage bei Drehgebern

Autor / Redakteur: JÖRG HEILMANN* / Reinhard Kluger

Die richtige Montage von Drehgebern spart Zeit und damit bare Münze. Besonders pfiffig lassen sich Multiturns montieren, die ganz ohne Getriebe auskommen. Damit lässt sich die Anwendung unter praktischen und technischen Gesichtspunkten optimieren.

Firma zum Thema

Drehgeber für Hohlwellenmontage gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen.
Drehgeber für Hohlwellenmontage gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen.
( Archiv: Vogel Business Media )

Bei Drehgebern gilt die Aufsteckmontage als besonders praxisgerecht. Der Konstrukteur muss für eine Montage keine Kupplungen oder Haltewinkel berücksichtigen, und die starre, formschlüssige Verbindung sichert auch bei hohen Drehzahlen einen zuverlässigen Betrieb. Ein Nutzen, der sich auf die unterschiedlichsten Drehgebertypen übertragen lässt. So reicht dabei die Palette vom einfachen Inkrementalgeber bis hin zu hochauflösenden Multiturn-Absolutwertgebern in den unterschiedlichsten Ausführungen.

Drehgeber für die Hohlwellen-Montage sind auf den ersten Blick zwar etwas teurer als Ausführungen für die Wellenmontage, sie bringen letztendlich aber dennoch eine Kostenersparnis. Um das nachzuvollziehen, braucht man sich eigentlich nur den Ablauf der Montagearbeiten vergegenwärtigen: Baut man einen „normalen“ Wellendrehgeber an Motor oder Getriebe an, benötigt man zunächst zusätzliches Montagematerial: eine Adapterplatte, vier Abstandshülsen, eine Kupplung und insgesamt neun Schrauben. Zuerst befestigt man den Drehgeber mit den drei kleineren Schrauben an einer Adapterplatte. Anschließend muss der Monteur die steckbare Kupplung am Geber anbringen und sie mit zwei Schräubchen fixieren. Danach können die vier großen Schrauben durch die Adapterplatte gesteckt und die Abstandshülsen aufgesetzt werden. Erst jetzt lässt sich die komplette Einheit an Motor oder Getriebe befestigen. Wer geübt ist, benötigt dafür ungefähr drei bis vier Minuten. Müssen Geber, Motor oder Getriebe später ausgetauscht werden, führt man die einzelnen Montageschritte in umgekehrter Reihenfolge aus, was in etwa wieder die gleiche Zeit beansprucht.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 7 Bildern

Geringer Platzbedarf vereinfacht Konstruktion

Deutlich schneller und unkomplizierter funktioniert die Montage bei Hohlwellen-Gebern. Zusätzlich zum Drehgeber braucht man hier nur zwei Befestigungsteile: Haltewinkel oder Kupplungsfeder als Drehmomentstütze und eine Schraube zur Befestigung. Der Drehgeber wird dann einfach auf die Welle gesteckt, der Klemmring angezogen oder bei nicht durchgehenden Hohlwellen (z.B. Endwelle oder Sackloch) mittels der stirnseitigen Schraube mit der Motorachse verschraubt. Auch Ungeübte brauchen dafür nicht länger als etwa 60 Sekunden. Dabei lässt die Aufsteckmontage auch Spielraum für applikationsspezifische Anpassungen. Gummifederelemente ermöglichen zum Beispiel einen Ausgleich von einem eventuellen Winkelversatz. Das Spiel der Motorwelle lässt sich auf diese Weise einfach, schnell und kostengünstig ausgleichen. Für hohe Drehzahlen bei geringer mechanischer Belastung dagegen sind Kupplungsfedern meist besser geeignet. Sie lassen sich direkt auf den Drehgeberflansch schrauben; die Steifigkeit der Verbindung zwischen Drehgeber und Antriebswelle erhöht sich.

Drehgeber mit Hohlwelle erleichtern und verkürzen aber nicht nur die Montage, sondern bringen noch weitere Vorteile: So beansprucht der direkt auf die Welle gesteckte Drehgeber deutlich weniger Einbauplatz. Auch die Beschädigungsgefahr beim Transport der kompletten Antriebseinheit sinkt. Drehgeber für die konventionelle Wellenmontage werden häufig durch die relativ großen Hebelkräfte beschädigt, die entstehen, selbst wenn ein Antrieb nur innerhalb der Verpackung umfällt. Auch durch vorbeifahrende Gabelstapler sind die weit herausragenden Wellendrehgeber gefährdet.

In vielen Anwendungen bringt die durchgehende Hohlwelle zudem noch konstruktive Erleichterungen mit sich, z.B. wenn noch zusätzliche Komponenten an der Antriebseinheit montiert werden müssen. Damit der Antrieb bei einem Stromausfall von Hand bewegt werden kann, ist in einigen Anwendungen die Montage eines Handrades notwendig, z.B. in der Bühnentechnik oder bei Textilmaschinen, deren Material bei Stillstand entspannt werden muss, um Beschädigungen zu vermeiden. Das Handrad wird einfach hinter dem Geber auf der gleichen Welle angebracht. Dasselbe gilt sinngemäß auch für ein Lüfterrad.

Jetzt auch bei Multiturns möglich

Schon seit Langem ließen sich all diese Vorteile der Hohlwellen-Montage bei Singleturn-Gebern nutzen. Aufwändiger wird die Konstruktion jedoch bei Multiturns. Der Grund hierfür ist einleuchtend, denn die normalerweise bei Multiturn-Drehgebern eingesetzten mechanischen Getriebe machen eine integrierte Hohlwelle schwer realisierbar, wenn nicht gar unmöglich. Die Geber werden sehr groß, weil das Getriebe entsprechend angeordnet sein muss. Ein Anpassen an unterschiedliche Wellendurchmesser ist damit nicht möglich. Die Untersetzung bei großem Durchmesser der Eingangswelle ist ein echtes konstruktives Problem. Die erste Getriebestufe, die auf die Hohlwelle greift, ist außerdem sehr hoher Beanspruchung ausgesetzt. Hochdynamische Anwendungen sind dadurch praktisch nicht realisierbar.

Elegant gelöst sind diese Probleme dagegen bei Multiturns, die ganz ohne Getriebe auskommen. Die Mechanik ist hier durch hochintegrierte Elektronik ersetzt. Ein spezieller IC zählt die Umdrehungen. Beim Layout der Platinen lassen sich im Gegensatz zu mechanischen Getrieben ohne weiteres beliebige Hohlwellendurchmesser (bis 50,8 mm) berücksichtigen, sodass sich die Vorzüge der Hohlwellen-Montage auch bei Multiturn-Absolutwertgebern nutzen lassen.

Standpunkt

„Drehgeber müssen heute den unterschiedlichsten Anforderungen genügen. Bei der Auswahl gibt es für den Anwender daher Einiges zu berücksichtigen, z.B. die aktuellen Betriebsbedingungen, die gewünschte Auflösung usw. Während bei Präzisionswerkzeugmaschinen oder Robotern beispielsweise meist hohe Auflösungen notwendig sind, kommt es in anderen Bereichen eher auf Robustheit an. Diese Kriterien sind jedem Anwender klar. Über die Montage des Drehgebers machen sich viele allerdings nur wenig Gedanken. Dabei kann sich das in barer Münze rechnen. Denn mit der richtigen Montagetechnik lassen sich Rationalisierungspotentiale erschließen und oft die Anwendung auch unter praktischen und technischen Gesichtspunkten optimieren.“

*Dipl.-Ing. (FH) Jörg Heilmann, Vertriebsleiter Inland, IVO GmbH & CoKG, Schwenningen.

(ID:195002)