Das Unternehmen Starlinger hat sich auf die Herstellung und Bedruckung von Kunststoffsäcken spezialisiert. Für die Positionserfassung der Walzen und Zylinder in den Gewebedruckmaschinen setzt Starlinger auf berührungslos arbeitende Messsysteme. Die Besonderheit: Diese müssen Ex-zertifiziert sein, da sie sich direkt bei den Direktantrieben im Ex-Bereich befinden.

Maschinen zur Herstellung und Bedruckung von Kunststoffsäcken sind das Kerngeschäft des Wiener Unternehmens Starlinger & Co, das seit seiner Gründung im Jahr 1835 familiengeführt ist. Heute gilt es weltweit als einziger Komplettanbieter von schlüsselfertigen Maschinen zur Herstellung und Verarbeitung gewebter Polypropylen-Säcke. Die Produktpalette reicht von Maschinen zur Bearbeitung von Rohmaterialien über Web- und Druckmaschinen bis hin zu Recycling-Systemen zur Erzeugung von 100-prozentig wiederverwendbarem Regranulat.
Eine wichtige Produktgruppe bei Starlinger sind die DynaFlex-Maschinen zum Bedrucken von beschichteten oder unbeschichteten Kunststoff-Gewebesäcken. Die Rolle-zu-Rolle-Druckmaschinen verbinden eine hohe Druckqualität in vier oder sechs Farben mit hoher Flexibilität in der Produktion: Da unterschiedliche Sacklängen keinen Wechsel der Formatzylinder erfordern, sind die Maschinen auch für kleine bis mittlere Produktionsaufträge geeignet. Weiterhin zeichnen sich die Druckmaschinen durch eine einfache Bedienung per Touch-Screen sowie die Verwendung eines Farbe sparenden Kammerrakelsystems aus.
Die Rasterwalzen und Klischeezylinder der DynaFlex-Maschinen werden mit High-Torque-Motoren angetrieben. Diese Direktantriebe sorgen für einen präzisen Vortrieb und ersparen aufwendige Zahnriemenkonstruktionen. Doch zuvor mussten die Konstrukteure spezifische Antriebs-Anforderungen umsetzen. „Die berührungslosen Gebersysteme zur Positionserfassung der Walzen und Zylinder befinden sich bei den Direktantrieben zwangsläufig im Ex-Bereich, sodass wir uns auf die Suche nach einem Ex-zertifizierten Winkelmesssystem begeben mussten", erläutert René Weiss, Head of Electrical Engineering, R & D Department bei Starlinger, die Ausgangslage.

Berührungsloses Winkelmesssystem ex-zertifiziert
„Auf der Suche nach einem berührungslosen System mit sehr guter Performance, sprich Auflösung, fanden wir die Winkelmesssysteme von Amo", so René Weiss. „Wir benötigten ein auf unsere Anforderungen zugeschnittenes System und arbeiteten daher in der Produktentwicklung eng mit Amo zusammen." Die gesamte Auswerteelektronik und Sensorik des Gebers ist bereits im Gehäuse in Schutzart IP67 integriert, sodass der Abtastkopf robust gegenüber Staub, Feuchtigkeit und Vibrationen ist. Als offenes, eigengelagertes und selbstjustierendes Hohlwellenmesssystem benötigt der Geber keine Kupplung für den mechanischen Anschluss und zeichnet sich durch eine sehr hohe Genauigkeit und Auflösung aus. Der für die konkrete Anwendung im Ex-Bereich wichtigste Punkt ist aber das rein induktive Amosin-Messprinzip, das keine magnetische Komponenten benötigt, keine Hysterese aufweist und unempfindlich gegenüber Magnetfeldern ist.
Als Maßverkörperung wurde eine Sonderanfertigung auf Basis des Messflansches entwickelt. Das Edelstahlband mit einer hochgenauen, fotolithografisch geätzten periodischen hohen Teilung und variabler Reluktanz verfügt neben der eigentlichen Messspur über eine Referenzspur und zeichnet sich ebenfalls durch die Abwesenheit von Hysterese oder Magnetfeldern aus.

Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser
„Wir vertrauen nicht ausschließlich den Datenblättern der Hersteller und führen deswegen häufig selbst einige Tests mit den Prototypen durch, sei es hinsichtlich der Temperaturstabilität, Vibration oder anderen Parametern. Das Amo-Gebersystem hat sich dabei unter Einhaltung aller technischen Daten als sehr stabil im Feld erwiesen", so René Weiss.
Auch die Zusammenarbeit mit AMO seit nunmehr neun Jahren wird bei Starlinger geschätzt. „Amo ist sehr kooperativ, sei es in der Flexibilität bei logistischen Herausforderungen, aber auch im After-Sales-Service. So hatten wir beispielweise einen neuen Druckmaschinentyp konstruiert, für den wir andere Messringe brauchten. Amo unterstützte uns sofort - und innerhalb eines Tages hatten wir neu aufgeschweißte Messringe", erinnert sich René Weiss.

Kein Magnetfeld, keine Hysterese
Das in den DynaFlex-Maschinen verwendete Winkelmesssystem basiert auf dem induktiven Amosin-Messprinzip. Die Messsysteme kommen damit ohne magnetische Komponenten, Hysterese oder Entmagnetisierungseffekte aus. Das Amosin-System besteht im Wesentlichen aus einer planaren Spulenstruktur im Messkopf und einer Maßverkörperung. Die Spulenstruktur wird auf einem Substrat in Mikro-Multilayer-Technik gefertigt. Dabei sind die einzelnen Hauptelemente mit Primär- und Sekundärspulen in Messrichtung gestreckt.
Die relative Bewegung in Messrichtung zwischen Sensorstruktur (im Abtastkopf) und der Maßverkörperung ändert periodisch die Gegeninduktivität der einzelnen Spulen und erzeugt zwei sinusförmige 90°-phasenverschobene Signale (SIN u. COS). Die ausgezeichnete Signalgüte und Stabilität gegen Umwelteinflüsse führt dazu, dass nach der Signalkonditionierung in der Auswerteelektronik Abweichungen von 0,1 Prozent der Ideal-Sinusform (Oberwellenanteil) bleiben. Dies ermöglicht eine präzise Positionserfassung und eine hohe Auflösung von bis zu 0,125 µm. Ein wesentliches Merkmal des Funktionsprinzips ist auch, dass nach dem Amosin-Verfahren durch das hochfrequente Wechselfeld keine Messhysterese entsteht - anders als beim Einsatz von magnetischen Systemen.
Die inkrementellen und absoluten Winkelmesssysteme von Amo kombinieren unterschiedliche Abtastköpfe mit integrierter Ausleseelektronik, in Miniaturausführung oder mit Mehrkopfabtastung mit hochgenauen Maßverkörperungen als Messring oder Messflansch. Für lineare induktive Positionsmessungen hat das Unternehmen sowohl inkrementelle als auch absolute Längenmesssysteme im Programm, die ebenfalls nach dem Amosin-Prinzip arbeiten und dementsprechend die gleichen Alleinstellungsmerkmale und Vorteile bieten.