Drehgeber

Was ist ein Drehgeber?

Ein Drehgeber, auch Encoder genannt, ist ein Sensor, der die Drehbewegung der Spindelwelle in ein elektrisches Signal umsetzt. Er meldet der Steuerung, wie schnell und in welcher Winkellage sich der Rotor dreht. Ohne diese Rückmeldung könnte der Frequenzumrichter die Spindeldrehzahl nicht regeln, sondern nur grob steuern.

In der Motorspindel sitzt der Drehgeber meist am hinteren Ende der Spindelwelle, gegenüber der Werkzeugaufnahme. Er ist fest mit der Welle gekoppelt, damit das Signal exakt der tatsächlichen Drehung entspricht.

Wozu die Lageerfassung dient

Der Drehgeber erfüllt in der Spindel mehrere Aufgaben gleichzeitig:

• Drehzahlregelung: Die Steuerung vergleicht die gemessene mit der gewünschten Drehzahl und korrigiert nach
• Rotorlage für die Kommutierung: Beim Synchronmotor muss der Umrichter die Rotorlage kennen, um das Statorfeld korrekt auszurichten
• Spindelpositionierung: Für Werkzeugwechsel oder eine definierte Halteposition muss die Spindel in einer exakten Winkellage stehen
• Gewinde- und C-Achs-Betrieb: Bei Gewindebearbeitung muss die Drehung der Spindel mit dem Vorschub synchronisiert sein

Ein Synchronantrieb ist ohne Lagegebersignal nicht betriebsfähig. Der Asynchronmotor läuft zwar auch gesteuert an, aber ohne Geber fehlen ihm Positionierung und genaue Drehzahlregelung.

Bauarten

Es gibt verschiedene Bauarten von Drehgebern. Optische Geber arbeiten mit einer Strichscheibe und einer Lichtschranke und liefern eine hohe Auflösung. Magnetische Geber tasten ein magnetisches Polrad ab und sind robuster gegen Verschmutzung und Vibration. Eine eng verwandte Lösung ist der Resolver, der die Rotorlage über induktive Wicklungen bestimmt und besonders störfest ist.

Welche Bauart in einer Spindel verbaut ist, hängt von Hersteller, Antrieb und Anforderung ab.

Schadensbilder und Abgrenzung

Ein defekter Drehgeber meldet sich meist über die Steuerung. Typische Symptome:

• Störmeldung am Frequenzumrichter beim Anlauf oder im Betrieb
• Drehzahlschwankungen oder unrunder Lauf, weil das Signal gestört ist
• Spindel läuft nicht an, weil bei Synchronantrieben das Lagesignal fehlt

Hier ist die Trennung der Komponenten wichtig: Der Drehgeber gehört zur Mess- und Steuerungstechnik des Antriebs, nicht zur mechanischen Spindelinstandsetzung von Lagern, Welle und Dichtungen. Ein Geberfehler kann eine mechanisch einwandfreie Spindel stilllegen. Eine Spindel-Diagnose prüft Gebersignal und Mechanik gemeinsam und ordnet die Ursache zu, bevor die Spindelreparatur den Reparaturumfang festlegt.