Drehzahlsensor mit integrierter Betriebszustandsdatenerfassung - Produktinformation
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Drehzahlsensor mit integrierter Betriebszustandsdatenerfassung Produktinformation Oktober 2021
WMK 3010S - Drehzahlsensor
Bei dem Gerät WMK 3010S handelt es sich
um einen Drehzahlsensor mit Betriebszu-
standsdatenerfassung. Das Gerät wurde für
den Einsatz in Hauptspindeln für Dreh- und
Fräsmaschinen entwickelt und ist mit einer
inkrementellen 1Vss Schnittstelle ausgestat-
tet.
Der induktive Drehzahlsensor WMK 3010S
besteht als modulares Messgerät aus den
Baugruppen Maßbandring und Abtastkopf.
Die konstruktive Ausführung ermöglicht eine
vergleichsweise schnelle Montage ohne
großen Justier-Aufwand.
Features:
• Integrierte Erfassung von Betriebszustandsdaten
• Hohe Robustheit auf Grund der induktiven Abtastung
• Kompakte Bauform
• Für hohe Drehzahlen geeignet
• Eine Abtastkopfausführung für alle Maßbandringgrößen
• Mechanischer Fehlerausschluss für Maßbandring und Abtastkopf
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Betriebszustandsdatenerfassung
Inkrementelle AMO Messgeräte können in Drehzahlsensors in der Applikation Daten Das Auslesen der Daten erfolgt ebenfalls
Verbindung mit dem Diagnosetool STU-60 erfasst und im Gerät in einem nichtflüchti- über das Diagnosetool STU-60 offline. Die
und der dazugehörigen Anwendersoftware gen Speicher abgelegt. zugehörige Software ermöglicht die Visuali-
AMO-Check einer Anbauprüfung sowie ei- sierung der erfassten Daten in Form von Ta-
ner späteren Funktionsprüfung unterzogen In Verbindung mit dem Diagnosetool STU- bellen und Histogrammen.
werden. 60 können die wesentlichen, applikations-
spezifischen Daten wie bspw. Drehzahl-
Der Drehzahlsensor WMK 3010S unter- und Temperaturbereiche bei der
stützt zusätzlich eine Erfassung von Be- Inbetriebnahme individuell konfiguriert wer-
triebszustandsdaten. Hierbei werden wäh- den.
rend des laufenden Betriebes des
Die erfassten Daten gliedern sich in 3 Kategorien:
• Periodic Data
• Status-based Data
• Alarm-triggered Data
Periodic Data zeichnet relevante Informationen über die Laufleistung der Achse während der gesamten Einsatzdauer auf. Für die aufge-
zeichneten Drehzahlen und Temperaturen stehen Histogramme als Auswertung zur Verfügung. Diese zeigen die Betriebsstunden bezo-
gen auf Drehzahl- bzw. Temperaturbereiche an und können vom OEM entsprechend der Applikationsanforderungen bei der Inbetriebnah-
me konfiguriert werden.
Status-based Data speichert die über die gesamte Betriebszeit aufgetretenen Extremwerte wichtiger Parameter. Alle gespeicherten
Extremwerte sind mit einem Zeitstempel versehen.
Alarm-triggered Data speichert bei Über- oder Unterschreiten der spezifizierten Signalamplitude oder Betriebstemperatur des Drehzahl-
sensors einen Datensatz mit allen wesentlichen Informationen. Die Datensätze sind mit einem Zeitstempel versehen.
Erfassung von Betriebszustandsdaten
Periodic data Status-based data Alarm-triggered data
Operating Data Extreme values Data record
• Operating time • Max. positive speed • Operating time
• Active time • Max. negative speed • Signal amplitude
• Positive mileage • Max. positive acceleration • Internal temperature
• Negative mileage • Max. negative acceleration • Power Supply
• Number of reversions • Max. internal temperature • Distance
• Number of liftings • Min. internal temperature • Speed
• Number of tool-change stops • Acceleration
• Number of total stops Counter values • Eccentricity
• Number of power supply violations
Histogram Counter values
• Speed • Reversions
• Temperature • Stops
• Combined speed/temperature • Tool-change stops
• Liftings
3
Funktionale Sicherheit
Mit dem inkrementellen Drehzahlsensor können für zahlreiche Sicherheitsfunktio- Messgerätes an den Antrieb sicherheitsre-
WMK 3010S von AMO können auch Lö- nen des Gesamtsystems nach EN 61800- levant. In der Norm für elektrische Antriebe
sungen zur Positions- bzw. Drehzahlermitt- 5-2 genutzt werden. EN 61800-5-2, Tabelle D8, ist das Lösen der
lung an rotatorischen Achsen für sicher- mechanischen Verbindung zwischen Mess-
heitsgerichtete Anlagen angeboten Zur sicherheitstechnischen Betrachtung gerät und Antrieb als zu betrachtender Feh-
werden. des Gesamtsystems stellt AMO auf Anfra- lerfall aufgeführt.
ge MTTF - Werte für diese Drehzahlsenso-
Hierbei handelt es sich um Abtastköpfe mit ren und die kommentierte Tabelle D8 für Da die Steuerung derartige Fehler nicht
einem rein analogen Ausgangssignal 1 Vss, Bewegungs- und Lagesensoren innerhalb zwingend aufdecken kann, wird in vielen
wobei eine Signalperiode einer Teilungspe- der Norm EN 61800-5-2 zur Verfügung. Fällen ein Fehlerausschluss für das Lösen
riode entspricht. Entsprechende Drehzahl- der mechanischen Verbindungen benötigt.
sensoren sind in der Bestellbezeichnung Neben der elektrischen Schnittstelle ist
mit der Option „FA“ gekennzeichnet. Diese auch die mechanische Anbindung des
Mechanischer Fehlerausschluss
Für die Baureihe WMK 3010S in Ver- Geräteanbau mit mechanischem Fehler- und Einsatzbedingungen liegt ein me-
bindung mit den Maßbandringen ausschluss. chanischer Fehlerausschluss für die me-
WMR 3010 bietet AMO dem Kunden chanische Befestigung von Abtastkopf
eine über Berechnungen und Versu- Unter Einhaltung der hierfür erforderli- und Maßbandring nach EN 61 800-5-2,
che abgesicherte Möglichkeit zum chen speziellen Montageanforderungen Tabelle D8 vor.
Fehlerausschluss für das Lösen der Montageschrauben am Abtastkopf
Die Montage des Abtastkopfes muss bei Das Anziehen der Schrauben muss dreh- Losdrehsicherung für die Schraubverbin-
Raumtemperatur erfolgen und die Kompo- momentüberwacht erfolgen. Auf Grund dung verzichtet werden.
nenten müssen bezüglich Temperatur aus- der freien Klemmlänge beim Abtastkopf
geglichen sein. WMK 3010S kann auf eine zusätzliche
WMK 3010S
Bauform 40, 41, 42
Befestigungsschrauben
Schrauben M4 x 16 BN 1392 12.9
Anzugsmoment Md 2,0 ± 0,2Nm
Einschraublänge1) > 13,5mm
Kundenstator
Material Stahl
Elastizitätsgrenze Rϱ 0,2 ≥ 370 N/mm²
Oberflächenrauigkeit Rz 10 bis 40 µm
Wärmeausdehnungskoeffizient α (10 bis 12) .10 -6 K-1
Schock 6ms
Fehlerausschluss für das Lösen des Messringes vom Trägerflansch
Ein mechanischer Fehlerausschluss für ben mechanischen Anforderungen ausge- nen mechanischen Fehlerausschluss bei
das Lösen des Messringes vom Träger- führt ist. Standard-Maßbandringgrößen sind in den
flansch ist gegeben, wenn der Träger- technischen Kennwerten aufgeführt.
flansch entsprechend den von AMO für Die maximal zulässigen mechanischen
die jeweiligen Maßbandringtypen angege- Drehzahlen und Beschleunigungen für ei-
Trägerflansch
Material Stahl
Elastizitätsgrenze Rϱ 0,2 ≥ 430N/mm²
Wärmeausdehnungskoeffizient α (10 bis 12). 10 -6 K-1
Schock 6ms ≤ 1000 m/s² (EN 600068-2-27)
Die in den technischen Kennwerten ange- Der Anwender hat die Möglichkeit durch Das führt zu dementsprechend höheren
gebenen Werte für die maximal zulässige eigene weiterführende Untersuchungen Kennwerten für die maximal zulässige Be-
Beschleunigung basieren auf Berechnun- den Sicherheitsfaktor deutlich zu reduzie- schleunigung.
gen und Versuchen von AMO und sind mit ren.
10-facher Sicherheit angegeben.
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Baureihe WMK 3010S
• In Kombination mit Maßbandring WMR 3010A
• Teilungsperiode 1000µm
• Abtastkopf mit integrierter Elektronik
Bauform 41
∆x = Tangentialversatz : ± 0,1mm
∆y = Achsialversatz : ± 0,5mm
∆z = Abstandstoleranz
N < 240 : ± 0,03mm
N ≥ 240 : ± 0,05mm
φx = Rollwinkel : ± 2,5 mrad
φy = Nickwinkel : ± 1,0 mrad
φz = Gierwinkel : ± 1,5 mrad
M = Rotationsachse
C = Kabel
R = Biegeradius : stat. R ≥ 8mm / dyn. R ≥ 40mm
K = Kundenseitige Anschlussmaße
N = Strichzahl
ø A = Abtastdurchmesser
Verfügbare Bauformen
Bauform 40 Bauform 41 Bauform 42
Kabelabgang oben Kabelabgang rechts Kabelabgang links
6Technische Kennwerte
Abtastkopf WMK 3010S
1000µm
Schnittstelle 1Vss
Max. Positionsabweichung ± 10µm
innerhalb einer Signalperiode
1Vss Signalperiode
Signalperiode 1000µm bis 100µm
Vervielfachung 1 bis 10
Max. Frequenz Ausgangssignal 400kHz
Elektrischer Anschluss freies Kabelende
Kabellänge am Abtastkopf 0,50m - 3,00m
Spannungsversorgung DC 4,5V bis 7,0V
Leistungsaufnahme ≤ 1300mW bei 5V
Typ. Stromaufnahme 190mA bei 5V (ohne Last) (EN 60068-2-6)
Vibration < 200m/s² für 55 - 2000Hz (EN 60068-2-27)
Schock < 2000 m/s2 für 6ms
Arbeitstemperatur -10°C bis 110°C
Lagertemperatur -20°C bis 110°C
-20°C bis 85°C in Originalverpackung
Schutzart IP67
Masse 30g
Strichzahl 192 240 256 360 400 512
Positionsabweichung innerhalb ±70“ ±55“ ±55“ ±40“ ±35“ ±30“
einer Teilungsperiode 1)
Elektrisch zul. Drehzahl [min-1] ≤ 62500 ≤ 50000 ≤ 47000 ≤ 33000 ≤ 30000 ≤ 23500
1)
Positionsabweichung innerhalb einer Teilungsperiode und Genauigkeit der Teilung (siehe technische Kennwerte des Messbandringes oder Messflansches) ergeben zusammen
die messgerätespezifischen Abweichungen; zusätzliche Abweichungen durch Anbau und Lagerung der zu messenden Welle sind nicht berücksichtigt.
7Inkrementelle Maßbandringe für Außenabtastung WMR 3010A
• Kombinierbar mit Abtastkopf WMK 3010S
• Teilungsperiode 1000µm
A
Außendurchmesser
0.60
10
WMR 3010A
Mechanische Anforderungen am Trägerflansch
>11 Strichzahl ØF [mm]
l
0,5-1 0,8
Gratfrei 192 60,28 ±0,01
3,2
15
240 75,55 ±0,01
°
Freiraum für Abtastkopf
256 80,65 ±0,01
0,5
ØS Länge >8,5mm
ØS = ØF+ 1,15±0,05
360 113,82 ±0,01
ØF
0,005* A
400 126,55 ±0,01
0,005*
512 162,24 ±0,02
A
0,02 A
*) Rundlaufempfehlung: Höhere Werte beeinträchtigen verhältnismäßig die
Positioniergenauigkeit.
Technische Kennwerte
Maßbandring WMR 3010A
1000µm
Strichzahl 192 240 256 360 400 512
Referenzmarke Eine
Genauigkeit der Teilung 1)
± 15µm Bogenlänge ±105“ ±85“ ±80“ ±55“ ±50“ ±40“
Außendurchmesser [mm] 61,48 76,75 81,85 115,02 127,75 163,44
Mech. zul. Drehzahl [min-1] 2) 62500 50000 47000 33000 30000 23500
Max. Winkelbeschleunigung [Krad/s²]2) 150 50 45 25 18 13
1)
Positionsabweichung innerhalb einer Teilungsperiode (siehe technische Kennwerte des Abtastkopfes ) und Genauigkeit der Teilung ergeben zusammen die
messgerätespezifischen Abweichungen; zusätzliche Abweichungen durch Anbau und Lagerung der zu messenden Welle sind nicht berücksichtigt.
2)
Werte sind zur Sicherstellung eines mechanischen Fehlerausschlusses zu berücksichtigen.
8Bestellcode
• WMK 3010S - Abtastkopf für inkrementelle Winkelmessgeräte
• Teilungsperiode 1000µm
WMK 3010S . 08RI - - U / B01 - , - 01 - UJ
Schnittstelle Kabellänge Anschlussbelegung
08 = 1Vss 0,50 = 0,50 m UJ = für freies Kabelende
1,00 = 1,00 m
1,50 = 1,50 m
Referenzmarke/ Endlage 3,00 = 3,00 m Elektrischer Anschluss
RI = Rechteckimpuls (360° el.)/ für 1Vss 01 = freies Kabelende
Funktionale Sicherheit Zusatzfunktion
.. = Nein B01 = Standard-Diagnose mit Betriebszustandsdaten-Erfassung
FA = Analogsignale (1Vss) für sicherheitsgerichtete
Anlagen verwendbar 1)
Abtastbereich
Inkremental Signale / Vervielfachung U = universal
01 = ohne
04 = 4-fach
08 = 8-fach
10 = 10-fach
Bauform Abtastkopf
40 = Universal mit Nut, Kabelabgang oben
41 = Universal mit Nut, Kabelabgang rechts
42 = Universal mit Nut, Kabelabgang links
1)
Option „FA“ nur mit Vervielfachung „01“.
Bestellcode
• WMR 3010 Maßbandring für inkrementellen Drehzahlsensor
• Teilungsperiode 1000µm
WMR 3010 A 15 - - MF - R004 - 1RM
Genauigkeit der Teilung Referenzmarkenlage
15 = ±15µm 1RM = 1 Referenzmarke
Strichzahl
Ausführung des Teilungsträgers
192
R004 = Maßbandring ohne Abdeckband
240
256
Sicherheitskonzept
360
400
MF = Fehlerausschluss für das Lösen der
512
mechanischen Verbindung möglich
9Allgemeine elektrische Hinweise
Spannungsversorgung
Schließen Sie AMO-Messgeräte nur an Fol- Zur Spannungsversorgung der Messgeräte Allerdings dürfen durch die Welligkeit die
ge-Elektroniken an, deren Versorgungs- ist eine stabilisierte Gleichspannung UP Grenzen der Versorgungsspannung nicht
spannung aus PELV-Systemen (Begriffser- erforderlich. Spannungsangabe sowie verletzt werden.
klärung siehe EN 50178) erzeugt wird. Stromaufnahme bzw. Leistungsaufnahme
sind aus den jeweiligen Technischen Daten Die erforderliche Versorgungsspannung ist
AMO-Messgeräte erfüllen die ersichtlich. von der Messgeräte-Schnittstelle abhängig.
Anforderungen der Norm IEC 61010-1, wenn Dabei wird zwischen Messgeräten ohne
die Spannungsversorgung aus einem Se- erweitertem Versorgungsspannungsbe-
Für die Welligkeit der Gleichspannung gilt:
kundärkreis mit begrenzter Energie nach IEC reich (z.B. DC 5,0 V ±0,25 V) und mit erwei-
61010-13rd Ed., Abschnitt 9.4 oder mit be- • Hochfrequentes Störsignal
tertem Versorgungsspannungsbereich (z.B.
grenzter Leistung nach IEC 62368-12nd Ed., USS < 250 mV mit dU/dt > 5 V/μs
DC 3,6 V bis 14 V) unterschieden.
Abschnitt 6.2.2.5 PS2 oder aus einem Sekun- • Niederfrequente Grundwelligkeit
därkreis der Klasse 2 nach UL1310 erfolgt.1) USS < 100 mV
1)
Anstelle der IEC 61010-13rd Ed., Abschnitt 9.4 können auch die entsprechenden Abschnitte der Normen DIN EN 61010-1, EN 61010-1, UL 61010-1 und CAN/CSA-C22.2
No. 61010-1 bzw. anstelle der IEC 62368-12nd Ed., Abschnitt 6.2.2.5 PS2 die entsprechenden Abschnitte der Normen DIN EN 62368-1, EN 62368-1, UL 62368-1,
CAN/CSA-C22.2 No. 62368-1 verwendet werden.
Schnittstellen
Inkrementalsignale » 1 VSS
AMO-Messgeräte mit
» 1 VSS-Schnittstelle geben
Spannungssignale aus, die hoch
interpolierbar sind.
Die sinusförmigen Inkrementalsignale A
und B sind um 90° el. phasenverschoben
und haben eine Signalgröße von typisch
1 VSS. Die dargestellte Folge der
Ausgangssignale – B nacheilend zu A – gilt
für die in der Anschlussmaßzeichnung
angegebenen Bewegungsrichtung.
Das Referenzmarkensignal R besitzt eine
eindeutige Zuordnung zu den
Inkrementalsignalen.
Anschlussbelegung
Elektrischer Anschluss: 01 (freies Kabelende)
Spannungsversorgung Inkrementalsignale Sonstige Signale
UP Sensor 0V Sensor A+ A– B+ B– R+ R– Diag+ Diag-
UP 0V
braun/grün blau weiß/grün weiß braun grün grau rosa rot schwarz violett gelb
Kabelschirm mit Gehäuse verbunden; UP = Spannungsversorgung
Sensor: Die Sensorleitung ist im Messgerät mit der jeweiligen Spannungsversorgung verbunden.
Nicht verwendete Pins oder Adern dürfen nicht belegt werden!
DIAG-Anschlüsse dürfen nicht belegt werden!
DIAG-Signale sind zur Prüfung der Messgeräte mit dem AMO Testgerät STU-60.
10Weitere Produktbroschüren
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