Absolutwertgeber

Absolutwertgeber sind Längen- oder Winkelmessgeräte, die als Wegmessgeräte an Werkzeugmaschinen, in der Handhabungs- und Automatisierungstechnik und an Mess- und Prüfeinrichtungen eingesetzt werden. Der absolute Messwert steht ohne Referenzieren unmittelbar nach dem Einschalten zur Verfügung.

Funktionsweise

Funktionsprinzip eines Absolutwertgebers

Absolutwert-Drehgeber

Ein Gray-Code Absolutwertgeber mit 13 bits

Sie geben die Lageinformation in Form eines digitalen Zahlenwertes aus. Da dieser Zahlenwert über den gesamten Auflösebereich des Absolutwertgebers eindeutig ist, wird keine anfängliche Referenzfahrt, wie z. B. bei Inkrementalgebern, benötigt. Die Übertragung der Absolutwerte vom Geber zur Steuerung bzw. zum Servoregler erfolgt teilweise seriell. Hierbei werden spezielle Protokolle wie SSI, EnDat (Fa. Heidenhain) oder Hiperface (Sick-Stegmann) verwendet. Zusätzlich können zum aktuellen Positionswert noch andere Daten übertragen werden. Diese können aktuelle Temperaturwerte des Gebers oder die elektrischen Daten des Servomotors, auf dem der Geber montiert ist, enthalten (sogenanntes elektronisches Leistungsschild).

Neben der seriellen Übertragung die typischerweise mit der SSI-Schnittstelle (Synchron-Serielle Schnittstelle) erfolgt, sind in den letzten Jahrzehnten immer mehr Absolutwertgeber mit verschiedenen Bussystemen am Markt verfügbar. Die wichtigsten Bussysteme zur Datenübertragung von absoluten Single- und Multiturninformationen sind:

• Profibus-Schnittstelle
• CAN-/CANOpen-Bus-Schnittstelle (CAN in Automation)
• DeviceNet-Schnittstelle
• AS-Interface
• diverse Ethernet-Protokolle (z. B. ProfiNet, EtherCAT, Ethernet Powerlink)

Singleturn- und Multiturn-Drehgeber

Bei rotatorischen Gebern unterscheidet man solche, die nur eine Umdrehung auflösen können und dann wieder bei 0 beginnen (Singleturn-Drehgeber), und solche, die mehrere Umdrehungen auflösen können (Multiturn-Drehgeber).

Durch einen Singleturn-Drehgeber wird jeder Winkelposition ein codierter Positionswert zugeordnet. Das bedeutet, dass nur innerhalb einer Umdrehung der Drehwinkel bekannt ist. Damit die Absolute Position nach mehreren Umdrehungen bekannt bleibt, müssen die Umdrehungen von der Steuerung mitgezählt und beim Ausschalten gespeichert werden. Zudem muss sichergestellt sein, dass das Messsystem nach dem Ausschalten nicht aus Versehen verstellt wird.

Durch einen Multiturn-Drehgeber, wird jeder Winkelposition und jeder vollen Umdrehung ein codierter Positionswert zugeordnet. Damit die Absolute Position nach mehreren Umdrehungen bekannt bleibt, müssen die Umdrehungen sicher erfasst werden. Optische Multiturn-Drehgeber verwenden zur Erfassung der Umdrehungen entweder mehrere Codescheiben, die intern über ein Getriebe verbunden sind, oder ein „elektronisches Getriebe“ mit Stützbatterie. Damit wird gewährleistet, dass das Messsystem auch nach dem Ausschalten weiter zählt. Beim Wiedereinschalten wird der korrekte absolute Wert ausgegeben. Eine Nullstellung oder Referenzierung entfällt.

Abtastverfahren

Ferner wird zwischen optischen (meist hochauflösender) und magnetischen Drehgebern (meist robuster) unterschieden. Bei magnetischen Systemen erfolgt die Codierung entweder durch Lageauswertung eines rotierenden Magneten oder durch Auswertung eines durch eine Maßverkörperung modulierten Magnetfeldes per Nonius-Formel. Bei Systemen mit optischer Erfassung erfolgt die Codierung über eine innenliegende Codescheibe. Jüngste Entwicklungen heben diese Unterscheidung jedoch langsam auf. So gibt es beispielsweise mittlerweile optische Geber mit SIL-Zertifizierung oder hochauflösende magnetische Absolutwertgeber auf Nonius-Basis.