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Optische Linearpositionierung (WCS)

zwei Versionen von WCS-Leseköpfen und zwei Versionen von WCS-Codeschienen

Mit dem Wegcodiersystem (WCS) führte Pepperl+Fuchs 1989 das weltweit erste optische Positioniersystem ein und entwickelt es seither kontinuierlich weiter. Optoelektronische Linearpositioniersysteme wie das WCS kommen für die millimetergenaue Positionserfassung von Verfahrwagen und Förderfahrzeugen zum Einsatz. Das absolute Positioniersystem WCS basiert auf der Kombination eines Lesekopfes in einem robusten Gehäuse und einer Codeschiene aus Edelstahl oder Laminat. Dadurch eignet sich das WCS besonders für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen und für große Distanzen. Durch sein U-förmiges Design und seine verschleißfreie optoelektronische Abtastung ist der WCS-Lesekopf unempfindlich gegenüber Fremdlicht. Die Outdoor-Version trotzt durch das spezielle Gehäuse auch extremen Umgebungsbedingungen.

Rauch, Staub und Temperaturschwankungen haben keinen Einfluss – das WCS liefert zuverlässig Positionsdaten, auch bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten. Da das System Verschmutzungen kompensiert, indem es die empfangene Lichtintensität überwacht, erfasst es selbst in schwierigen Umgebungen zuverlässig den Positionswert. Die Aussparungen in der Codeschiene können praktisch nicht verschmutzen. Alle 0,8 mm erfasst das absolute Wegcodiersystem einen neuen Positionswert über eine große Distanz von mehr als 300 m und kann Positionswerte direkt vom Lesekopf an die übergeordnete SPS übertragen. Durch eine Vielzahl integrierter Schnittstellen – von RS485, SSI, IO-Link bis hin zu EtherCAT, EtherNet/IP und PROFINET – ist die Anbindung an Steuerungen zahlreicher Hersteller möglich.

Portfolio

WCS-Leseköpfe

Leseköpfe

Die U-förmigen WCS-Leseköpfe sind besonders robust. Sie ermöglichen eine berührungslose optoelektronische Abtastung der Codeschiene. Selbst unter schwierigen Umgebungsbedingungen bestimmen die WCS-Leseköpfe zuverlässig die Positionswerte. Um Ihre individuellen Anforderungen zu erfüllen, stehen verschiedene Optionen zur Verfügung.

Interfacemodul für das WCS-Positioniersystem

Interfacemodule

Um das WCS über standardisierte Schnittstellen in übergeordnete Systeme zu integrieren, bietet Pepperl+Fuchs ein breites Portfolio verschiedener Interfacemodule an. Bis zu vier Leseköpfe können gleichzeitig an ein solches Modul angeschlossen werden. Wählen Sie aus verschiedenen Schnittstellen die richtige Version für Ihre Anwendung aus.

eine Kunststoff-Codeschiene und eine Metall-Codeschiene für das WCS-Positioniersystem

Codeschienen

Pepperl+Fuchs bietet robuste Kunststoffcodeschienen aus reißfestem Polyesterlaminat oder Codeschienen aus korrosionsbeständigem Edelstahl an. Beide Varianten sind äußerst robust und für den Einsatz unter schwierigsten Bedingungen optimiert. Für maximale Flexibilität können die WCS-Codeschienen mit unseren Codeschienenhaltern auch in horizontalen und vertikalen Kurven montiert werden.

WCS Mechanik

Montagesysteme

Neben Leseköpfen, Interfacemodulen und Codeschienen bietet Pepperl+Fuchs auch verschiedene Befestigungssysteme an. Dazu gehören Halterungssysteme für die Montage von Codeschienen, Aluminium-Profilsysteme für besonders große Entfernungen und ein Führungswagen, der den Lesekopf auch in vibrationsreichen Anwendungen in der Spur hält.

Highlights des WCS-Positioniersystems

  • Präzise Absolut-Positionserfassung

    Seit 1989 ist das Wegcodiersystem von Pepperl+Fuchs im Einsatz und durch unzählige Projekte stetig weiterentwickelt und optimiert worden. Dadurch ist eine zuverlässige Positionserfassung auch bei Kurvenbahnen, Steigungen, Gefällen, Unterbrechungen oder Weichen möglich.

  • Flexible Integration

    Über eine Vielzahl von integrierten Schnittstellen wie IO-Link, RS-485, SSI, CANopen, PROFINET, EtherCAT oder EthernetIP kann der Positionswert direkt vom Lesekopf in die Steuerung übertragen werden. Für den Anschluss an weitere Feldbusschnittstellen steht eine breite Palette von Interfacemodulen zur Verfügung.

  • Robuste Bauweise

    Durch seinen U-förmigen Aufbau ist das WCS gegen Fremdlicht unabhängig und kann selbst verschmutze Codeschienen durch seine leistungsstarken LEDs lesen. Die berührungslose optoelektronische Abtastung schützt das WCS dabei vor Verschleiß und ist mit der Option Outdoor bis zur Schutzart IP69 zertifiziert.

  • Einfache Inbetriebnahme

    Die WCS-Leseköpfe lassen sich schnell und einfach in Betrieb nehmen. Einstellungen an den Leseköpfen sind nicht erforderlich; sie liefern direkt einen exakten absoluten Positionswert – ohne Referenzfahrt.

Im Hintergrund eine Reifenproduktionsanlage mit dem WCS-Positioniersystem, bestehend aus einem Lesekopf und einer schwarzen Codeschiene

WCS-Leseköpfe

Die U-förmigen WCS-Leseköpfe scannen die Edelstahl- oder Laminat-Codeschienen optoelektronisch und berührungslos ab. Die Leseköpfe verfügen über eine interne Steuerung der Lichtintensität, sodass sie auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen und bei Verschmutzung stets zuverlässig Positionswerte bestimmen. Die Übertragung der Daten an die Steuerung kann über die RS-485-, SSI-, CANopen-, IO-Link-, PROFINET-, EtherCAT- oder EtherNet/IP-Schnittstellen erfolgen. Je nach Anwendung stehen Anwendern verschiedene Varianten zur Verfügung. Der WCS3-Lesekopf ist die Standardversion, während daneben mit dem WCS2-Lesekopf auch eine kleinere Version zur Verfügung steht.

eine schwarze WCS-Codeschiene mit einem grünen WCS-Lesekopf mit IO-Link-Schnittstelle

Der WCS-Lesekopf mit integrierter IO-Link-Schnittstelle ermöglicht eine schnelle, einfache und kostengünstige Integration des Geräts in IIoT-Anwendungen. Diese neue Variante hat die gleichen Abmessungen wie bisherige Geräte. Vorhandene Codeschienen, Mechanik und Zubehör wie Outdoor-Gehäuse und Führungswagen können daher ohne Einschränkung weiterverwendet werden. Umfangreiche Datensätze wie Temperatur, Beschleunigungswerte in drei Achsen und ein Richtungsbit ermöglichen außerdem eine vorausschauende Wartung.

WCS-Lesekopf mit einem Schutzgehäuse für den Außeneinsatz

Mit der Outdoor-Option erhalten Sie den WCS-Lesekopf mit einem Schutzgehäuse, das speziell für Anwendungen in schwierigen Umgebungen entwickelt wurde. Das robuste Gehäuse mit Schutzart IP69 macht den Lesekopf resistent gegen Staub, Feuchtigkeit, Stöße und Vibrationen. Damit kann er auch mit Hochdruckreinigern gereinigt oder in Umgebungen eingesetzt werden, in denen er mit Substanzen wie Salzwasser, Säuren und Laugen in Kontakt kommt.

Im Störungsfall ist eine einfache Wartung des WCS-Lesekopfes möglich, denn durch das transluzente Gehäuse sind die Anzeige-LEDs und das optionale Display gut sichtbar. Muss das System auf engem Raum installiert werden, lassen sich die Anschlüsse flexibel anordnen – die Stecker können an drei verschiedenen Stellen angebracht werden.

WCS mit Display-Option

Für spezielle Installationen bietet Pepperl+Fuchs den WCS-Lesekopf mit einem optionalen Display an. Die Sieben-Segment-Anzeige ist dabei im Lesekopf integriert. Das Display kann einfach um 180° gedreht werden, sodass die Daten bei hängender oder stehender Installation direkt am Lesekopf abgelesen werden können. Einrichtung und Fehlersuche sind mit dieser Option besonders einfach. Das Display kann sowohl den aktuellen Positionswert als auch Diagnosefunktionen anzeigen und auf verschmutzte oder beschädigte Codeschienensegmente aufmerksam machen.

WCS Extended

Erfordert eine Anwendung eine besonders große Distanz, ermöglicht die Option WCS Extended eine Streckenlänge von bis zu 629 m. Montage und Integration der beiden Standard-Codeschienensegmente sind flexibel und der spezielle Lesekopf kann die erweiterte Strecke ohne zusätzliche Programmierung lesen.

WCS-Lesekopf mit Heizoption

Für extreme Temperaturen ist der WCS-Lesekopf mit Heizoption eine ideale Lösung. Ein integriertes Heizelement, das über den Lesekopf versorgt wird, ermöglicht dabei einen erweiterten Betriebstemperaturbereich und erlaubt den Einsatz in Umgebungen mit Temperaturen von bis zu –40 °C. Auch die Inbetriebnahme in Eis und Schnee ist möglich und schützt vor der Gefahr der Kondensation bei schnellen Temperaturwechseln von kalt nach warm. Die Option lässt sich auch mit der Outdoor-Version des WCS kombinieren.

WCS-Leseköpfe mit Geschwindigkeitsoption

Das Portfolio der WCS-Leseköpfe umfasst eine “Speed”-Option. Der WCS3B-Lesekopf mit Geschwindigkeitsausgabe nutzt dabei einen zusätzlichen Schaltausgang, um die Überschreitung eines definierten Geschwindigkeitswertes anzuzeigen.

WCS2-Lesekopf

Die WCS2-Leseköpfe sind kleiner als die Standard-WCS3-Leseköpfe. Sie sind kompatibel mit der WCS2-Codeschiene und mit RS-485- oder SSI-Schnittstelle erhältlich. Aufgrund ihrer kleineren Bauform müssen sie mit dem Aluminiumprofilsystem mit Führungswagen verwendet werden. Neben der Standardausführung ist auch eine Version mit integrierter Heizung erhältlich.

interface module for the WCS positioning system

Interfacemodule

Pepperl+Fuchs bietet ein breites Portfolio verschiedener Interfacemodule, um die WCS-Leseköpfe mit Standardschnittstellen zu verbinden. Alle verfügbaren Interfacemodule sind mit einer RS-485-Schnittstelle kompatibel, wobei bis zu vier Leseköpfe angeschlossen werden können. Die folgenden Interfacemodule sind verfügbar:

  • PROFIBUS
  • DeviceNet
  • CANopen
  • PROFINET
  • EtherNet/IP
  • EtherCAT

Codeschienen

Die WCS-Codeschienen sind aus Metall oder Kunststoff erhältlich. Beide Varianten sind äußerst robust und für den Einsatz unter schwierigsten Bedingungen optimiert. Die Schienen können nicht nur auf geraden Abschnitten verlegt werden, sondern auch auf kurvigen Strecken, Steigungen und Gefällen.

eine schwarze Laminat-Codeschiene des WCS-Positioniersystems

Die Laminat-Codeschiene von Pepperl+Fuchs besteht aus einem reißfesten Polyesterlaminat , das von Ölen, Fetten und Lösungsmitteln nicht angegriffen wird. Aufgrund ihrer Beständigkeit gegen Chemikalien, Säuren, Laugen und aggressive Gase kann die Codeschiene auch in Galvanikanwendungen eingesetzt werden.

eine Edelstahl-Codeschiene des WCS-Positionierungssystems

Die Edelstahl-Codeschienen von Pepperl+Fuchs sind korrosionsbeständig und können in einem Temperaturbereich von -40 bis +80 °C eingesetzt werden. Sie sind resistent gegen Funkenflug in Schweißereien und starke Verschmutzung. In Kombination mit dem WCS Outdoor ist eine sichere und zuverlässige Positionsbestimmung gewährleistet.

ein ID-Pad aus rostfreiem Edelstahl und ein ID-Pad aus schwarzem Kunststoff für das WCS-Positioniersystem

Für die Identifikation von Verfahrwagen kommt ein ID-Pad zum Einsatz: Dieses kurze Codeschienensegment wird an der mobilen Einheit befestigt und beim Passieren von einem statisch montierten Lesekopf erkannt. Diese Anordnung dient auch der Feinpositionierung. Die ID-Pads für das WCS-Positioniersystem sind in Edelstahl und Laminat erhältlich.

Montagesysteme

einem WCS-Lesekopf, der auf einer vom WCS-Wagen getragenen Codeschiene montiert ist

Für Situationen, in denen die Bewegung des Fahrgestells große Positionsschwankungen verursacht, bietet Pepperl+Fuchs eine spezielle Lösung: Ein Führungswagen entkoppelt den Lesekopf von den Vibrationen des Fahrzeugs und gleicht Lauftoleranzen zwischen dem Fahrzeug und dem WCS aus. Der Führungswagen stützt sich auf das Aluminiumprofil und die Codeschiene ab, so dass der Lesekopf auch unter schwierigsten Bedingungen garantiert an jedem Punkt in der optimalen Position ist.

einen WCS-Lesekopf, der auf einer Codeschiene montiert ist, die mit einem Aluminiumprofilsystem befestigt ist

Für besonders lange, gerade Strecken und Überhangmontagen gibt es Aluminiumprofilsysteme, die als Halterung und Führung für Codeschienen dienen. Das Aluminiumprofil stabilisiert die Codeschienen zusätzlich und fixiert sie gleichmäßig über die gesamte Länge.

Codeschienenhalterung für das WCS-Positionierungssystem

Für gerade Streckenführungen oder das Umfahren von horizontalen/vertikalen Kurven können die Codeschienen einfach mit einem Befestigungswinkel montiert werden. Da die Codeschiene flexibel ist, können die Befestigungswinkel und Stabilisierungsprofile verwendet werden, um horizontale und vertikale Kurven, Spurwechsel und kreisförmige Bewegungen einfach umzusetzen.