Eine der wichtigsten Anforderungen an Mensch-Maschine-Schnittstellen-Encoder (HMI-Encoder) in Landmaschinen ist ihre Unempfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Staub, Schmutz und Feuchtigkeit sind in diesen Umgebungen allgegenwärtig und können die Funktion elektronischer Bauteile beeinträchtigen. Darüber hinaus müssen Encodergehäuse so konstruiert sein, dass sie Stößen und Vibrationen standhalten und gleichzeitig eine zuverlässige Abdichtung gewährleisten. Eine weitere wichtige Anforderung ist die Temperaturbeständigkeit. Die Temperaturen können je nach Anwendung, Jahreszeit und Standort stark schwanken. Von extremer Kälte im Winter bis hin zu heißen Sommertagen mit intensiver Sonneneinstrahlung müssen HMI-Komponenten diesen Bedingungen standhalten und zuverlässig funktionieren. Für den Kartoffelroder Keiler II suchte ROPA einen Drehgeber, der unter den spezifischen Bedingungen von Landmaschinen zuverlässig arbeitet.
Optimierte Encoder für den Keiler II:
Der Kartoffelroder wurde grundlegend technisch überarbeitet. Im Fokus standen Hydraulik, Bedienerschnittstelle und Systemvernetzung, um Effizienz und Ressourcennutzung im Feldeinsatz zu optimieren. Die modernisierte Maschine verfügt nun über ein fortschrittliches Hydrauliksystem mit vollhydraulischem Antrieb und elektronischer Lasterkennung für bedarfsgerechte Steuerung. Die überarbeitete Teleskopachse erhöht die Lenkkraft und den Lenkeinschlag. Ergänzt wird das System durch LED-Beleuchtung, Telematik zur Anbindung an die Leitwarte und eine neue Maschinensoftware mit erweiterten Sicherheitsfunktionen. Konstruktionsänderungen wie ein zentraler hydraulischer Stützfuß und ergonomisch optimierte Sortierstationen runden das Konzept ab.
Im Zuge der Neuausrichtung musste das bisher zur Steuerung der Förderbandgeschwindigkeit verwendete Potentiometer durch einen Encoder ersetzt werden, um die Maschinenbedienung von mehreren Steuerstationen aus zu ermöglichen. Eine zusätzliche Herausforderung: Die Hauptsteuereinheit ist direkt an der Maschine, außerhalb der Fahrerkabine, montiert. Dadurch sind die Eingabegeräte den Witterungseinflüssen direkt ausgesetzt. Daher musste neben der Staub- und Wasserbeständigkeit an der Vorderseite auch die Rückseite der Frontplatte die entsprechenden Schutzanforderungen erfüllen. „Wir suchten einen Encoder, der sich in solch einer anspruchsvollen Umgebung bewährt und mit einem abgedichteten Steckerkonzept erweiterbar ist“, so Richard Bauer aus der Entwicklungs-/Konstruktionsabteilung der Ropa Fahrzeug- und Maschinenbau GmbH.
Der EBE ESC17 erfüllt die hohen Anforderungen an Komponenten für Land- und Baumaschinen.
Robustes Design für raue Bedingungen:
Der ESC17 von EBE sensors + motion bietet die Lösung. Diese Produktfamilie zeichnet sich durch außergewöhnliche Robustheit und Langlebigkeit aus. Dank seiner Konstruktion aus Spezialkunststoffen und des speziell entwickelten Haltemechanismus erfüllt er diverse extreme MIL-Anforderungen. Die berührungslose – und damit verschleißfreie – Erfassung von Drehbewegungen und taktilen Signalen über einen Hall-Sensor macht den Drehgeber ESC17 äußerst zuverlässig. Mit 16 Arretierungspositionen bietet der Kugel-Feder-Haltemechanismus ein angenehmes haptisches Feedback.
Dank des präzise kalibrierten und deutlich spürbaren Verriegelungsmechanismus und des Tastendrucks werden Dateneingabefehler selbst in anspruchsvollen Betriebsumgebungen, wie sie beispielsweise bei Maschinen im Feldeinsatz vorkommen, vermieden. Die Verriegelungsmechanismen der ESC17-Familie sind für mehrere hunderttausend Umdrehungen und Tastendrücke ausgelegt und können an die kundenspezifischen Anforderungen an das haptische Feedback angepasst werden. Der ESD-Schutz gemäß IEC 61000-4-2 ist bei der Installation des Encoders gewährleistet; der entsprechende Test wurde problemlos bestanden. Der ESC17 ist unempfindlich gegenüber EMV-Störungen gemäß DIN EN 12895 und gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb ohne Beeinträchtigungen.
Anfänglich war es jedoch nicht möglich, die Abdichtung hinter der Frontplatte mit dem Standard-ESC17 vollständig zu realisieren. Durch Designanpassungen, basierend auf Erfahrungen aus dem Militärbereich, wurde eine Lösung entwickelt, die die erforderliche Abdichtung auch auf der Rückseite gewährleistet. Darüber hinaus sind ESC17-Encoder standardmäßig mit Steckverbindern oder Kontakten zur direkten Montage auf einer Leiterplatte ausgestattet. Diese Ausführung war für den Einsatz im Bedienfeld des Kartoffelroders ungeeignet, da der Encoder direkt an den Kabelbaum der Maschine angeschlossen werden musste. Dank einer kundenspezifischen Anpassung mit integriertem M12-Stecker konnte die Implementierung schließlich problemlos realisiert werden. „Diese Maßnahmen ermöglichten es uns, einen extrem robusten und gleichzeitig taktilen Encoder zu entwickeln, der die Anforderungen des Kunden vollumfänglich erfüllt“, so Andreas Hoffmann, HMI-Produktmanager bei EBE sensors + motion.
Der ESC17 ist direkt in die Hauptsteuereinheit des ROPA-Kartoffelroders integriert, um die Förderbandgeschwindigkeit zu steuern. Dies stellte besondere Herausforderungen dar, insbesondere im Hinblick auf die Abdichtung.
Encoder optimiert für Landmaschinen.
Um den hohen Anforderungen von Land- und Baumaschinen weiterhin gerecht zu werden, hat EBE die ESC17-Familie hinsichtlich Bauraum und funktionaler Sicherheit weiter optimiert. Aufgrund steigender Anforderungen an Ergonomie, Bedienlogik und Übersichtlichkeit ist der Bauraum auf den Bedienfeldern moderner Landmaschinen begrenzt. Der speziell für diesen Zweck optimierte ESC17 mini ist genau für diese Bedingungen konzipiert. Mit Abmessungen von 17 × 19 mm (Tiefe × Breite) und einer Bauhöhe von 11 mm unterhalb der Frontplatte ist der Encoder kompakter als viele vergleichbare Lösungen. Gleichzeitig erfüllt er die Anforderungen an Robustheit und Lebensdauer gemäß den internen HMI-Standards des Unternehmens. Diese Standards konsolidieren die Prüfanforderungen der relevanten MIL-, DIN EN- und VDE-Normen. Für Anwendungen mit besonders hohen Sicherheitsanforderungen ist der ESC17 SAFETY erhältlich. Dieses Modell erfasst Rotations- und Tastsignale redundant über zwei unabhängige Hall-Sensoren. Die Signalverarbeitung erfolgt separat; im Fehlerfall wird ein unabhängiges Diagnosesignal über einen dedizierten Pin gesendet. Dadurch eignet sich das Modell für Anwendungen, die einen ausfallsicheren Eingang erfordern.
Maßgeschneiderte Lösungen für spezifische Anforderungen.
Dank des modularen Aufbaus bietet EBE sensors + motion vielfältige Anpassungsmöglichkeiten für seine Encoder. Diese Flexibilität, die bei Standardprodukten nicht gegeben ist, ermöglicht Lösungen für hochspezialisierte Anwendungen – wie beispielsweise solche, die eine absolute Positionierung erfordern –, wie ROPA eindrucksvoll demonstriert. Qualität und Langlebigkeit stehen dabei stets an erster Stelle. So profitieren Endanwender lange von den individuell entwickelten Lösungen und unnötige, kostspielige Ausfallzeiten – etwa während der Erntezeit – werden vermieden.
