Drehgeber für Funktionale Sicherheit - Fritz Kübler GmbH Zähl- und ...

Drehgeber für Funktionale Sicherheit/
Encoders for Functional Safety
Zertifiziert nach
DIN EN ISO 13849-Pl e / Kategorie 4
DIN EN ISO 61508 / DIN EN ISO 61800-5-2-SIL3
Certified according to
DIN EN ISO 13849-Pl e / Category 4
DIN EN ISO 61508 / DIN EN ISO 61800-5-2-SIL3
Absoluter Single/
Multiturn Drehgeber
5853SIL/5863SIL/5873SIL/5883SIL
Absolute Single/
Multiturn Encoders
5853SIL/5863SIL/5873SIL/5883SIL
english deutsch

© Fritz Kübler GmbH
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Ausgabestand 07.2010
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Fax +49 (0) 7720-21564
E-Mail: info@kuebler.com
Internet: www.kuebler.com
2

Inhaltsangabe
1. Funktion des Drehgebers ................................................................................................4
2. Sicherheitsfunktionen ......................................................................................................4
3. Sicherheitskonzept ............................................................................................................5
4. Sicherheitskennwerte ........................................................................................................6
5. Datenübertragung................................................................................................................6
Sinus- und Cosinus Signale ..........................................................................................................7
SSI-Datenübertragung ..................................................................................................................8
6. EMV Hinweise ........................................................................................................................8
7. Montage des Drehgebers ................................................................................................9
Allgemeine Montagehinweise........................................................................................................9
Montagehinweise für Geber mit Welle ........................................................................................10
Montagehinweise für Geber mit Hohlwelle..................................................................................10
Drehgeber mit Vollwelle und Fläche............................................................................................11
Drehgeber mit Vollwelle und Passfeder ......................................................................................11
Drehgeber mit Konuswelle und SIL-Statorkupplung ..................................................................12
Drehgeber mit Hohlwelle, Klemmring, Drehmomentstütze und Drehmomentstift ......................12
Drehgeber mit Hohlwelle, Klemmring und SIL-Statorkupplung ..................................................13
8. Inbetriebnahme des Drehgebers................................................................................13
Anschließen der Anschlussdrähte ..............................................................................................13
Betriebsbereitschaft beim Einschalten ........................................................................................13
9. Checkliste für die Inbetriebnahme ............................................................................14
3
deutsch

2. Sicherheitsfunktionen
4
1. Funktion des Drehgebers
Die Drehgebertypen der 58x3SIL- Familie liefern
ein Absolut- und ein Inkrementalsignal.
Die Absolutposition wird in Form eines digitalen
SSI- oder BiSS- Datenworts übertragen. Bei den
Singleturn Varianten 5853SIL und 5873SIL
beträgt die Auflösung je nach Variante zwischen
10bit und 17bit. Die Multiturn-Varianten 5863SIL
/ 5883SIL haben im Vergleich zu den Singleturn-
Varianten 5853SIL / 5873SIL zusätzlich ein
Getriebe zur Erfassung der absoluten Positionen
größer 360°. Die Anzahl zur Erfassung der
Umdrehungen beträgt 12bit.
Die Inkrementalposition wird in Form eines analogen
Sinus-Cosinus- Signals bereitgestellt. Die
Auflösung beträgt pro Umdrehung 2048 Sinus-
Cosinus Perioden.
Die Drehgeber besitzen große, verblockte Lager,
wodurch die Drehgeber sehr robust, genau und
langlebig sind.
Der IP-Schutz ist je nach Dichtung des Drehgeber
IP65 oder IP67. Durch die optische Abtastung
von Singleturn und Multiturn ist der Drehgeber
magnetisch unempfindlich.
Nach DIN EN 61800-5-2 sind folgenden Sicherheitsfunktionen mit dem Drehgeber realisierbar:
• SS1: Safe Stop 1 überwachtes Bremsen, STO nach Zeit oder Stillstand
• SS2: Safe Stop 2 überwachtes Bremsen bis SOS
• SOS: Safe Operating Stop sicherer Betriebshalt in Lageregelung
• SLS: Safe Limited Speed sichere begrenzte Geschwindigkeit
• SLI: Safe Limited Increment of Position sicher begrenztes Schrittmaß
• SLP: Safe Limited Position sicher begrenzte Positionierung
• SSR: Safe Speed Range sicherer Geschwindigkeitsbereich
• SDI: Safe Direction sichere Richtung
• SSM: Safe Speed Monitoring sichere Geschwindigkeitsüberwachung

3. Sicherheitskonzept
!
Sichere Inkrementalgeberfunktion
Um mit dem Drehgeber eine sichere
Inkrementalinformation zu erreichen,
muss die Steuerung die Gültigkeit der
analogen, um 90° zueinander versetzten
Sinus-Cosinus Signale mit Hilfe
der Funktion
sin² (x) + cos² (x) = 1 überwachen.
Gültigkeit
sin2(x)+cos2(x)= Beim Einschalten / Abschalten der Anlage
Vor dem Abschalten der Anlage wird
der absolute Positionswert von der
Steuerung gespeichert. Beim Wiedereinschalten
vergleicht die Steuerung
den abgespeicherten Wert mit dem,
nach dem Einschalten, neu gemessenen
absoluten Wert.
! !
Sind beide Werte identisch, so ist die
Position sicher.
Sind die Positionswerte nicht identisch,
ist die Position nicht sicher, und
es muss die Position neu verifiziert
werden.
!
Sichere Absolutgeberfunktion
Um mit dem Drehgeber eine sichere
Information über die absolute Position
zu erhalten, zählt die Steuerung die
Inkrementalimpulse und vergleicht
das Ergebnis mit der ebenfalls vom
Drehgeber bereitgestellten Absolutpositionen.
Während des Betriebes der Anlage
Durch den Vergleich der digitalen
Positionsdaten mit den Sinus-Cosinus
Signalen, welche von der Steuerung
ständig mitgezählt und verglichen
werden, wird die gemeldete Position
verifiziert.
Mechanische Fehler, wie z.B. ein
Bruch der starren Drehmomentstütze
mit Drehmomentstift oder das Abfallen
des Drehgebers von der Motorwelle,
werden durch mechanische Überdimensionierung
der Bauteile unserer
Safety Geber ausgeschlossen.
Der Drehgeber ist nur in Verbindung
mit einer sicheren Steuerung, die die
genannten Funktionen überwachen
kann, sicher.
5
deutsch

4. Sicherheitskennwerte
Gebrauchsdauer des Drehgebers: 20 Jahre
PFH Wert:
je nach Versorgungsspannung des Drehgebers
5V DC Variante: 1,08 * 10 -8 1/h
10-30V Variante: 1,09 * 10 -8 1/h
5. Datenübertragung
Sinus- und Cosinus Signale
A - A = Sin; B – B = Cos
Die analogen Signale müssen differentiell
gemessen werden, das heißt A minus A ergibt
Sinus, B minus B ergibt Cosinus.
Die Signale A, A , B, B haben jeweils eine
Amplitude von 0,5Vss bei einem Offset von
+2,5V gegenüber 0V. Differentiell gemessen
haben die Sinus- und Cosinus Signale eine
Amplitude von 1Vss, bei einer Phasenlage von
90°. Die Auflösung der inkrementellen Spur
beträgt je 2048 Sinus-Cosinus Perioden.
Die Gültigkeit der Sicherheitsfunktion muss mit
der Funktion sin²(x) + cos²(x) = 1 überprüft werden.
Der empfohlene Toleranzbereich für den
Drehgeber liegt zwischen 0,5 und 1,5. Dieser
Wert muss jedoch mit der gewünschten Sicherheitsfunktion
verifiziert werden. Faktoren die hier
mitbetrachtet werden müssen, sind Abtastfrequenz,
die Eingangsbeschaltung und die rechnerische
Auswertung der SinCos- Signale in der
Steuerung. Aus diesem Grund muss der Steuerungshersteller
die Toleranzgrenzen der sin²(x) +
cos²(x) Funktion erneut verifizieren.
Die Gültigkeit der Sicherheitsfunktion kann pro
Inkrement untersucht werden. Das heißt bei
einer Auflösung von 2048 Sinus-Cosinus Perioden,
kann die Gültigkeit von der Steuerung pro
Umdrehung 2048-mal überprüft werden. Bei
einer Toleranz der sin²(x) + cos²(x) Funktion von
+/-0,5 beträgt der max. mögliche Fehlerweg 10%
einer Signalperiode (36° el.).
6
Offset: 2,5V +/- 50mV
Offset- Differenz A zu B max. 25mV
Amplitude: 1Vss +/-100mV
Amplituden- Differenz A zu B max.
40mV
Abschlusswiderstand:
120 Ohm (A – A
; B – B )

Drehgeber Empfohlene Eingangsschaltung
R a = 10 �
C 1 = 150 pF
C 2 = 10 pF
R 1 = 10 k�
R 2 = 33 k�
U 0 = 2,5 V � 0,5 V
Signale gegen 0V gemessen
Signale differentiell gemessen
U/
0,5
0
-0,5
Z = 120 �
U 1 = U0
Drehrichtung: cw
OPV: z.B. MC33074
B
A
A
B
Cos
Sin
7
deutsch

SSI - Datenübertragung
Über die SSI-Schnittstelle wird die absolute
Position als digitales Datenwort an die Steuerung
übertragen.
Die serielle, differentielle Übertragung
besteht aus zwei Taktleitungen und zwei
Datenleitungen. Über die Taktleitung schickt
die Steuerung Takte, über die Datenleitung
liefert der Drehgeber die Positionsdaten. Am
Eingang der Steuerung muss ein Abschlusswiderstand
von 120 Ohm an die Datenleitung
angeschlossen werden.
Im Ruhezustand liegen die Takt- und Datenleitungen
auf High-Pegel. Mit der ersten fallenden
Taktflanke werden die aktuellen Encoder-Daten
für die Ausgabe im Puffer gespeichert. Mit den
danach steigenden Taktflanken werden die Daten
bitweise, beginnend mit MSB (Most Significant
Bit), übertragen. Das Übertragen eines vollständigen
Datenwortes erfordert n+1 steigende Taktflanken
(n = Auflösung in Bit), z.B. 14 Taktsignale
für eine vollständige Auslesung eines 13 Bit
Gebers. Nach der letzten positiven Taktflanke
verbleibt die Datenleitung für die Dauer der
Monoflopzeit t3 auf Low, bis der Geber wieder für
ein neues Datenwort bereit ist. Die Taktleitung
muss mindestens ebenso lange auf
6. EMV Hinweise
• Verwenden Sie nur geschirmte und paarig verseilte
Leitungen für das Drehgeberkabel.
• Legen Sie den Schirm großflächig und beidseitig
auf Masse. Achten Sie auf eine einwandfreie
Befestigung der Leitungsschirme.
• Achten Sie bei der Verdrahtung ihrer Anlage
auf eine ordnungsgemäße Leitungsführung.
Trennen Sie die Verkabelung in Leitungsgruppen
wie Motor- / Stromversorgungsleitungen
und Signal- / Datenleitungen. Führen Sie Signal-
und Datenleitungen möglichst eng an
Masseflächen (Tragholmen, Metallschienen,
Schrankblechen) und nicht parallel zu Motor
und Stromversorgungsleitung.
• Verbinden Sie alle Betriebsmittel impedanzarm
mit dem Erdungs- / Schutzleitersystem.
8
Drehgeber Eingang Steuerung
RS485 Transceiver
+5V +5V
Daten +
+5V
10k
120 Z
10k
Takt +
Daten -
High verbleiben, und kann danach wieder mit
einer fallenden Flanke eine neue Auslesesequenz
des Gebers beginnen.
BISS-Interface:
Details zum BISS-Interface finden Sie auf unserer
Website unter:
www.kuebler.com/service/Biss.pdf
Takt -
Z
Z = 120 Ohm
RS485 Transceive
z.B. MAX 490
t1 = T / 2
t2 < 1 / (4 x fmax)
t3 = Monoflopzeit (s. unten)
n = Auflösung in Bit
1/ fmax =< T =< 1 / fmin
fmin = min. SSI-Taktrate
(s. Datenblatt)
fmax = max. SSI-Taktrate
(s. Datenblatt)

!
7. Montage des Drehgebers
Allgemeine Montagehinweise
Der Drehgeber darf weder teilweise noch ganz
zerlegt oder modifiziert werden.
Die Welle nicht nachträglich bearbeiten (schleifen,
sägen, bohren, usw.). Die Genauigkeit des
Gebers und die Zuverlässigkeit von Lager und
Dichtung nehmen sonst Schaden. Wir sind
gerne bereit, auf Ihre Wünsche
einzugehen.
Das Gerät niemals mit dem Hammer ausrichten.
Schlagbelastungen unbedingt vermeiden. –
Drehgeberwelle nicht über die im Datenblatt
angegebenen Werte belasten (weder axial noch
radial).
Drehgeber und Antriebsgerät nicht an Wellen
und Flanschen starr miteinander verbinden.
Benutzen Sie grundsätzlich eine Kupplung (zwischen
Antriebswelle und Geberwelle, bzw. zwischen
Hohlwellen-Geber-Flansch und Antriebsflansch).
Kupplungen sind so auszulegen, dass sie den
Anforderungen der DIN EN ISO 13849 entsprechen,
bzw. dass ein Bruch der Verbindung ausgeschlossen
werden kann.
9
deutsch

Montagehinweise für Geber mit Welle
• Wellen auf Versatz überprüfen.
• Toleranz ausgleichendes Element während der Montage vor zu starker Biegung sowie Beschädigung
schützen.
• Kupplung auf den Wellen ausrichten, ohne Vorspannung verschrauben.
Die Verbindung zwischen Geber und Antriebswelle ist so auszulegen, dass ein Bruch der Verbindung
ausgeschlossen werden kann.
Montagehinweise für Geber mit Hohlwelle
Geber mit Kupplung auf Welle montieren
Folgende Reihenfolge muss bei der Montage eingehalten werden:
1. Geber mit Kupplung auf Welle montieren
2. Kupplung mit Antriebsflansch verschrauben.
3. Klemmnabe mit Solldrehmoment anziehen
10

Drehgeber mit Vollwelle und Fläche, Flansch Typ 1 (siehe Datenblatt 58x3SIL)
Die Befestigung des Vollwellendrehgebers erfolgt über die im Flansch vorgesehenen Gewindebohrungen
mit mindestens drei Schrauben M3 der Festigkeitsklasse 8.8, die mit einem empfohlenem
Drehmoment von 1Nm (angenommener Reibwert 0,14) angezogen und gegen Lösen gesichert werden
müssen. Die Anbindung der Welle muss über ein Toleranz ausgleichendes Element mit dem
Antrieb verbunden werden und gegen Lösen gesichert werden. Bei der Anbindung der Vollwelle
muss der Betreiber oder der Installationsbetrieb, der den Drehgeber befestigt, sicherstellen, dass die
Befestigungsmethode den gültigen Sicherheitsanforderungen entspricht.
1
2
58
53
36
10 f7
20
3
10
3
a
13,25
3xM3, 6 tief 5853SIL 5863SIL
Maß
Singleturn Multiturn
3xM4, 8 tief
a 38 49,5
58,5
Drehgeber mit Vollwelle und Passfeder, Flansch Typ 1 (siehe Datenblatt 58x3SIL)
Die Befestigung des Vollwellendrehgebers mit Passfeder erfolgt über die im Flansch vorgesehenen
Gewindebohrungen mit mindestens drei M3 Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8, die mit einem empfohlenem
Drehmoment von 1 Nm (angenommener Reibwert 0,14) angezogen und gegen Lösen gesichert
werden müssen. Die Anbindung der Welle muss über ein Toleranz ausgleichendes Element mit
dem Antrieb verbunden und gegen Lösen gesichert werden. Bei der Anbindung der Vollwelle mit
Passfeder muss der Betreiber oder der Installationsbetrieb, der den Drehgeber befestigt, sicherstellen,
dass die Befestigungsmethode den gültigen Sicherheitsanforderungen entspricht.
58
53 -0,1
36 f8
H7
10
20
3
10
1 3xM3, 6 tief
2 3xM4, 8 tief
3 Passfeder DIN 6885 - A - 3x3x6
Optional: Passfeder DIN 6885 - A - 4x4x8
6
3
a
13,25
58,5
Maß
120°
3x120°
5853SIL
Singleturn
5863SIL
Multiturn
a 38 49,5
20°
20°
1
1
2
48 ±0,1
2
11
deutsch

Drehgeber mit Konuswelle und SIL-Statorkupplung, Flansch Typ B (siehe Datenblatt 58x3SIL)
Die Befestigungsschraube der Konuswelle muss mit 3Nm angezogen werden. Für die Befestigung
der Statorkupplung müssen vier M3 Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 verwendet werden, die mit
einem empfohlenem Drehmoment von 1 Nm (angenommener Reibwert 0,14) angezogen und gegen
Lösen gesichert werden müssen. Der Betreiber oder der Installationsbetrieb, der den Drehgeber
befestigt, muss sicherstellen, dass die Befestigungsmethode den gültigen Sicherheitsanforderungen
entspricht.
max. zulässige Toleranzen der Wellenverbindung:
- Axialversatz: 0,50 mm (+/-0,25 mm)
- Radialversatz: +/- 0,20 10:1 mm
- Winkelversatz: 1°
58
52
50
10
8,8
M5
10:1
8,9
21,7
31,5
a
b
c
d
1 für (4x) M3 Schraube
13,25
2 SW 4, empfohlenes Anzugsdrehmoment 3Nm
(angenommener Reibwert 0,14)
58
50
31
ca.
Maß
a
b
c
d
13,25
5873SIL
Singleturn
58,5
5883SIL
Multiturn
a 56 67,5
b 47 58,5
c 41 52,5
d 35 46,5
25
6 G6
N510283
Maß
a
7
M4
8
58,5
5873SIL
Singleturn
6,2
2
10
25
Maß
5883SIL
Multiturn
22
5873SIL
Singleturn
25°
5883SIL
Multiturn
a 59 67,5
b 48 56,5
c 44 52,5
d 38 46,5
25
34
150
143,5
127,5
110
25
20
25
92,5
25
75
6
10
57,5
22,8 242698
Drehmomentstift mit Vierkanthülse
mit M4 Gewinde, 10 tief
68
63 ±0,1
SW 8
M
1
H7
14
N510286
Drehgeber mit Hohlwelle, Klemmring, Drehmomentstütze und Drehmomentstift, Flansch Typ A
(siehe Datenblatt 58x3SIL)
Die Befestigungsschraube des Klemmringes muss mit einem empfohlenem 2,5 Nm (angenommener
Reibwert 0,14) angezogen werden. Der Drehmomentstift muss auf einem M4 Gewindestift der
Festigkeitsklasse 8.8 aufgeschraubt und mit einem empfohlenem Drehmoment von 3 Nm (angenommener
Reibwert 0,14) angezogen werden. Die Schraubverbindung muss gegen Lösen gesichert sein.
Der Drehmomentstift muss nach den gültigen Maschinenrichtlinien montiert werden, bei denen der
Betreiber oder der Installationsbetrieb, der den Drehgeber befestigt, sicherstellen muss, dass das
Befestigungsgewinde den gültigen Sicherheitsanforderungen entspricht.
12
Auflagefläche Drehmomentstütze –
Drehmomentstifte fetten

Drehgeber mit Hohlwelle, Klemmring und SIL-Statorkupplung , Flansch Typ B (siehe Datenblatt
58x3SIL)
Die Befestigungsschraube des Klemmringes muss mit empfohlenen Drehmoment von 2,5 Nm
(angenommener Reibwert 0,14) angezogen werden. Für die Befestigung der Statorkupplung müssen
vier M3 Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 verwendet werden, die mit einem empfohlenen Drehmoment
von einem 1 Nm (angenommener Reibwert 0,14) angezogen und gegen Lösen gesichert werden.
Der Betreiber oder der Installationsbetrieb, der den Drehgeber befestigt, muss sicherstellen,
dass die Befestigungsmethode den gültigen Sicherheitsanforderungen entspricht.
max. zulässige Toleranzen der Wellenverbindung:
- Axialversatz: 0,50 mm (+/-0,25 mm)
- Radialversatz: +/- 0,20 mm
- Winkelversatz: 1°
58
53
50
ca. 31
1
2
2
a
b
c
13,25
3xM3, 6 tief 5853SIL
Maß
Singleturn
3xM4, 8 tief
a 38 49,5
8. Inbetriebnahme des Drehgebers
58,5
Anschließen der Anschlussdrähte
22
25°
5863SIL
Multiturn
68
63 ±0,1
H7
14
1
N510286
Beim Anschließen der Anschlussdrähte ist die ordnungsgemäße Funktion zu prüfen.
o Zu überprüfen ist das ordnungsgemäße Anliegen der Versorgungsspannung. Ist die Versorgungsspannung
vertauscht, so arbeitet der Drehgeber nicht, es werden keine Signale ausgegeben.
o Zu überprüfen ist die Kommunikation der SSI- / BiSS-Schnittstelle. Bei einer Fehlverdrahtung ist
keine Kommunikation möglich. Der Abschlusswiderstand der Datenleitung muss mit 120 Ohm
abgeschlossen werden.
o Zu überprüfen ist das ordnungsgemäße Anliegen der Sinus-Cosinus Signale, die Amplitudenhöhe,
Polung und die Phasenlage. Ist ein Fehler im Sinus-Cosinus Pfad vorhanden, so ist die Funktion
sin 2 (x) + cos 2 (x) = 1 nicht erfüllt oder die Drehrichtung ist falsch, z.B. durch das Vertauschen
von Sin und Cos (falsche Phasenlage).
Betriebsbereitschaft beim Einschalten
Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung stehen die Sinus-Cosinus Signale sofort an, es
muss jedoch mindestens 150ms gewartet werden bis der Drehgeber betriebsbereit ist, d.h. bis die
Schnittstellen kommunikationsbereit sind. Erst ab dieser Zeit kommuniziert der Drehgeber über die
SSI- oder BiSS-Schnittstelle nach außen.
13
deutsch

9. Checkliste für die Inbetriebnahme
✓ ✘
Montage (Infos siehe Montagehinweise)
14
Der Drehgeber darf nur mit den von der Firma Fritz Kübler GmbH montierten Befestigungselementen
installiert werden.
Die Wellenbelastung des Drehgebers, durch den Anbau / Montage, ist so gering wie möglich
zuhalten. Dabei müssen die vorgegebenen Einbaumaße, des Drehgebers, zwingend eingehalten
werden. Es ist auch darauf zu achten, dass die toleranzausgleichenden Elemente ohne
Vorspannung montiert werden.
Bei der Montage ist auf einen geringen Axial- und Radialversatz zu achten, damit die angegebenen
maximalen Werte nicht überschritten werden.
Für die Wellentoleranz der Antriebswelle, auf die der Drehgeber gesteckt wird, wird g6 (bei
Vollwellengeber) / G6 (bei Hohlwellengeber) vorgeschrieben.
Anschluss Elektronik (Belegung siehe Datenblatt)
Steuerung
Pegel und Polarität der Versorgungsspannung geprüft
SSI-, BiSS-Kommunikation funktionsfähig
Abschlusswiderstand 120 Ohm (A – A
; B – B )
Drehrichtung und Zählrichtung stimmen überein
Sin 2 (x) + Cos 2 (x) = 1 Überwachung aktiviert
Für eine sichere Absolutposition wird der Inkrementalwert mitgezählt und mit dem Absolutwert
des Drehgebers verglichen
Vor dem Abschalten der Anlage wird der absolute Positionswert von der Steuerung gespeichert.
Beim Wiedereinschalten vergleicht die Steuerung den abgespeicherten Wert mit dem,
nach dem Einschalten, neu gemessenen absoluten Wert.

© Fritz Kübler GmbH
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Revised 07.2010
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1
english

Table of Contents
1. Function of the encoder ..................................................................................................3
2. Safety functions ..................................................................................................................3
3. Safety concept ......................................................................................................................4
4. Safety characteristics ........................................................................................................5
5. Data transmission ..............................................................................................................5
Sine and Cosine Signals ....................................................................................................................6
SSI Data Transmission ......................................................................................................................7
6. EMC Information ..................................................................................................................7
7. Mounting the encoder ......................................................................................................8
General Mounting advice ....................................................................................................................8
Mounting advice for encoders with shaft ............................................................................................9
Mounting advice for encoders with hollow shaft..................................................................................9
Encoder with solid shaft and flat........................................................................................................10
Encoder with solid shaft and feather key ..........................................................................................10
Encoder with tapered shaft and SIL stator coupling..........................................................................11
Encoder with hollow shaft, clamping ring, torque stop and torque pin..............................................11
Encoder with hollow shaft, clamping ring and SIL stator coupling ....................................................12
8. Initial Start- Up of the encoder....................................................................................12
Hooking up the connection leads ......................................................................................................12
Availability after start-up ....................................................................................................................12
9. Checklist for start-up ......................................................................................................13
2

2. Safety Funcions
1. Function of the encoder
The encoder types of the 58x3SIL family supply
an absolute and an incremental signal.
The absolute position is transmitted in the form
of a digital SSI or BiSS data word. With the singleturn
variants 5853SIL and 5873SIL, the resolution
is between 10 bits and 17 bits, depending
on the variant. In contrast to the singleturn variants
5853SIL / 5873SIL, the multiturn variants
5863SIL / 5883SIL have in addition a gear for
detecting positions greater than 360°. The number
for detecting the revolutions amounts to 12
bits.
The incremental position is provided by an analogue
sine/cosine signal. The resolution per revolution
is 2048 sine/cosine periods.
The encoders are equipped with large, interlocked
bearings, ensuring that the encoders are
very rugged, accurate with a long service life.
The IP protection rating of the encoders is either
IP65 or IP67, depending on the shaft seal fitted.
As a result of the optical scanning of the singleturn
and the multiturn, the encoders remain
insensitive to magnetic fields.
According to DIN EN 61800-5-2 the following safety functions can be implemented with the encoder:
• SS1: Safe Stop 1
• SS2: Safe Stop 2
• SOS: Safe Operating Stop
• SLS: Safe Limited Speed
• SLI: Safe Limited Increment of Position
• SLP: Safe Limited Position
• SSR: Safe Speed Range
• SDI: Safe Direction
• SSM: Safe Speed Monitoring
3
english

3. Safety Concept
When switching the plant on and off
4
!
Incremental Encoder Funcion
In order to achieve safe incremental
information with the encoder, the controller
must monitor the validity of the
analogue, 90° phase-shifted
sine/cosine signals with the help of
the function
sin²+cos² = 1.
Prior to the plant being shut down the
absolute position value is saved by
the controller. When the plant is
switched back on, the controller compares
the saved value with the newly
measured absolute value that has
been made after power on.
! !
If both these values are identical, then
the position is safe.
If the position values are not identical,
then the position is not safe and the
position must be verified again.
!
Safe Absolute Encoder Function
In order to obtain safe information
with the encoder regarding the
absolute position, the controller
counts the incremental pulses and
compares the result with the absolute
positions also provided by the
encoder.
During plant operation
The indicated position is verified by a
comparison of the digital position data
with the sine/cosine signals that are
also constantly being counted and
compared by the controller
The risk of mechanical faults (as
might occur, for example, if the rigid
torque stop with torque pin were to
break or the encoder to fall off the
motor shaft) is eliminated as a result
of the mechanical over-dimensioning
of the components of our safety
encoders.
The encoder is safe only when used
in conjunction with a safe controller
that can monitor the functions mentioned.

4. Safety Characteristics
Service life of the encoder: 20 years
PFH value:
dependent on the supply voltage of the encoder
5V DC versions: 1.08 * 10 -8 1/h
10-30V versions: 1.09 * 10 -8 1/h
5. Data Transmission
Sine and Cosine Signals
A - A = Sin; B – B = Cos
The analogue signals must be measured differentially,
i.e. A minus A gives the sine, B minus
B gives the cosine. The signals A, A , B, B
each have an amplitude of 0.5Vss with an offset
of +2.5V to 0V. Measured differentially, the sine
and cosine signals have an amplitude of 1Vss,
with a phase-shift of 90°.
The resolution of the incremental track 2048
sine/cosine periods depending on the variant.
The validity of the safety function must be
checked with the function sin²(x) + cos²(x) = 1.
The recommended tolerance range for the
encoder lies between 0.5 and 1.5. However this
value must be verified with the desired safety
function. Factors which must also be considered
here include the scanning frequency, the input
circuitry and the calculated evaluation of the Sin-
Cos signals in the controller. For this reason the
manufacturer of the controller must once again
verify the tolerance limits of the sin² (x) + cos²
(x) function.
The validity of the safety function can be scrutinised
per increment. This means that for a resolution
of 2048 sine/cosine periods, the validity of
the controller can be checked 2048 times per
revolution. With a tolerance of the sin²(x) +
cos²(x) function of +/-0.5, the max. possible error
path is 10% of one signal period (36° el.).
Offset: 2.5V +/- 50mV Offset difference A-B
max. 25mV
Amplitude: 1V +/-100mV
Amplitude difference A-B max.
40mV
Terminating resistor: 120 Ohm
(A – A
; B – B )
Due to tolerances, the deviation in the calculation
of sin² + cos² can be between 0.7
5
english

Encoder Recommended input circuit
R a = 10 �
C 1 = 150 pF
C 2 = 10 pF
R 1 = 10 k�
R 2 = 33 k�
U 0 = 2,5 V � 0,5 V
Signals measured against 0V
Signals measured differentially
6
U/
0,5
0
Z = 120 �
U 1 = U0
rotation: cw
OPV: e.g. MC33074
B
A
A
B
Cos
Sin

SSI - Data Transmission
The absolute position is transmitted via the SSI
interface to the controller as a digital data word.
The serial, differential transmission consists of
two clock lines and two data lines. The controller
sends clock pulses via the clock line and the
encoder supplies the position data via the data
line. A terminating resistor of 120 Ohm must be
connected to the data line at the controller input.
In the rest state, the clock and data lines are at a
high level. With the first falling clock-pulse edge,
the current encoder data are stored in the buffer
ready to be sent. With the next rising clock-pulse
edges the data are transmitted bit by bit, starting
with the MSB (Most Significant Bit). The transfer
of a complete data word requires n+1 rising
clock-pulse edges (n = resolution in Bit), e.g. 14
clock signals for a complete readout of a 13 Bit
encoder. After the last positive clock-pulse edge
the data line will remain at a low level for the
period of the monoflop time t3 until the encoder
is again ready for a new data word. The clock
line must stay High for at least the same amount
of time, and can then again begin a new read-out
sequence of the encoder with the next falling
edge.
6. EMC Information
• Use only shielded twisted-paired conductors as
encoder cables.
• Connect the shield at both ends to the ground
on a large contact area. Make sure that the
cable shields are well fastened.
• When wiring your installation, take care to
route the cables properly. Separate the wiring
in cable groups such as motor / power supply
cables and signal / data cables. Route the signal
and data cables as close as possible to
grounded surfaces (supporting beams, metal
rails, cabinet sides) and not parallel to motor
and power supply cables.
• Connect all equipment with low impedance to
the ground/ protective conductor system.
Encoder Control input
RS485 Transceiver
+5V +5V
Data +
+5V
10k
120 Z
10k
Clock+
Data -
Clock -
t1 = T / 2
t2 < 1 / (4 x fmax)
t3 = Monoflop time (see below)
n = Resolution in Bit
1/ fmax =< T =< 1 / fmin
fmin = min. SSI clock rate
(see data sheet)
fmax = max. SSI clock rate
(see data sheet)
BISS Interface:
Details about the BISS Interface can be found
on our website at:
www.kuebler.com/service/Biss.pdf
Z
Z = 120 Ohm
RS485 Transceiver
e.g. MAX 490
z.B. MAX 490
7
english

8
!
7. Mounting the encoder
General mounting advice
The encoder must not be disassembled or modified,
either in total or in part.
No subsequent machining should be carried out
on the shaft (grinding, sawing, drilling, etc.). This
could impair the accuracy of the encoder and
damage the bearings and shaft seals. We would
be happy to accommodate your wishes.
Never try to align the encoder using a hammer
and never subject the encoder to impact shocks.
Do not subject the encoder shaft to loads (axial
or radial) that are higher than the values given in
the data sheet.
Do not rigidly connect the shafts and flanges of
the encoder and drive device. Always use a coupling
(between the drive shaft and the encoder
shaft, or between flange of the hollow shaft
encoder and the drive flange).
Couplings are to be designed and dimensioned,
so that they meet the requirements of DIN EN
ISO 13849 or so that any possible breakage of
the connection can be ruled out.

Mounting advice for encoders with shaft
• Check the shafts for offset.
• Protect the tolerance of the compensating element during mounting from too great a degree of
bending and also from damage.
• Align the coupling to the shafts, and screw together without pre-loading.
The connection between encoder and drive shaft should be configured in such a way that it is impossible
for the connection to break.
Mounting advice for encoders with hollow shaft
Mounting an encoder with a coupling on a shaft
The following sequence must be adhered to when mounting the encoder:
1. Mount the encoder with the coupling onto the shaft
2. Screw the coupling onto the drive flange
3. Tighten the clamping hub with the correct amount of torque
9
english

Encoder with solid shaft and flat, flange type 1 (see data sheet 58x3SIL)
The fixing of the solid shaft encoder is carried out using the threaded holes provided in the flange
and at least three M3 screws, property class 8.8; these are to be tightened with a recommended
torque of 1Nm (assumed coefficient of friction 0.14) and secured against loosening. The connection
of the shaft to the drive must be effected using a tolerance compensating element and secured
against loosening. When connecting the solid shaft, the operator, operating company or installation
company, which is installing the encoder, must ensure that the fixing method complies with the safety
requirements in force.
1
2
Encoder with solid shaft and feather key, flange type 1 (see data sheet 58x3SIL)
The fixing of the solid shaft encoder with feather key is carried out using the threaded holes provided
in the flange and at least three M3 screws, property class 8.8; these are to be tightened with a recommended
torque of 1Nm (assumed coefficient of friction 0.14) and secured against loosening. The
connection of the shaft to the drive must be effected using a tolerance compensating element and
secured against loosening. When connecting the solid shaft with feather key, the operator, operating
company or installation company, which is installing the encoder, must ensure that the fixing method
complies with the safety requirements in force.
10
58
53
36
10 f7
20
3
10
3
a
13,25
5853SIL 5863SIL
3xM3, 6 tief deep
Dimension Maß 5853SIL 5863SIL
Maß Singleturn Multiturn
Singleturn Multiturn
3xM4, 8 tief deep
aa 38 49,5 49,5
58
53 -0,1
36 f8
H7
10
1 3xM3, 6 tief deep
2 3xM4, 8 tief deep
3 feather Passfeder key DIN 6885 - – A - – 3x3x6
Optional: Passfeder Optional: feather DIN 6885 key DIN - A - 6885 4x4x8–
A – 4x4x8
20
3
10
6
3
a
13,25
58,5
58,5
Dimension Maß
120°
3x120°
5853SIL
Singleturn
20°
20°
5863SIL
Multiturn
a 38 49,5
1
1
2
48 ±0,1
2

Encoder with tapered shaft and SIL stator coupling, flange type B (see data sheet 58x3SIL)
The fixing screw of the tapered shaft must be tightened with a recommended torque of 3Nm. For fixing
the stator coupling four M3 screws, property class 8.8, must be used, tightened with a recommended
torque of 1Nm (assumed coefficient of friction 0.14) and secured against loosening. The
operator, operating company or installation company, which is installing the encoder, must ensure
that the fixing method complies with the safety requirements in force.
Max. permissible tolerances of the shaft connection:
- Axial offset: 0.50 mm (+/-0.25 mm)
- Radial offset: +/- 0.20 mm
- Angular misalignment symmetry: 1°
58
52
50
10
1
2
8,8
M5
10:1
8,9
21,7
31,5
a
b
c
d
13,25
58,5
2
22
25°
68
63 ±0,1
1
N510286
Encoder with hollow shaft, clamping ring, torque stop and torque pin, flange type A (see data
sheet 58x3SIL)
The fixing screw of the clamping ring must be tightened with a recommended torque of 2.5 Nm
(assumed coefficient of friction 0.14). The torque pin must be screwed onto an M4 threaded pin,
property class 8.8, and tightened with a recommended torque of 3 Nm (assumed coefficient of friction
0.14). The screw connection must be secured against loosening.
The torque pin must be mounted to comply with the Machinery Directive guidelines in force, whereby
the operator, operating company or installation company, which is installing the encoder, must ensure
that the fastening screw thread complies with the safety requirements in force.
58
50
31
ca.
for (4x) M3 srew
SW 4, must be tightened with a
recommended torque of 3 NM
(assumed coefficient of friction 0.14)
Dimension Maß
a
b
c
d
13,25
5873SIL
Singleturn
58,5
5883SIL
Multiturn
a 56 67,5
b 47 58,5
c 41 52,5
d 35 46,5
25
6 G6
N510283
Maß
a
7
M4
8
5873SIL
Singleturn
25
5883SIL
Multiturn
6,2
Dimension
Maß
10
25
5873SIL
Singleturn
34
150
143,5
127,5
110
25
20
25
5883SIL
Multiturn
a 59 67,5
b 48 56,5
c 44 52,5
d 38 46,5
92,5
25
75
10
57,5
22,8 242698
Drehmomentstift torque with square mit sleeve Vierkanthülse
mit with M4 M Gewinde, 4 thread, 10 10 deep tief
6
SW 8
2
H7
14
Grease the area of contact between
the torque stop and the pin
M
11
english

Encoder with hollow shaft, clamping ring and SIL stator coupling, flange type B (see data
sheet 58x3SIL)
The fixing screw of the clamping ring must be tightened with a recommended torque of 2.5 Nm
(assumed coefficient of friction 0.14). For fixing the stator coupling four M3 screws, property class
8.8, must be used, tightened with a recommended torque of 1Nm (assumed coefficient of friction
0.14) and secured against loosening. The operator, operating company or installation company, which
is installing the encoder, must ensure that the fixing method complies with the safety requirements in
force.
Max. permissible tolerances of the shaft connection:
- Axial offset: 0.50 mm (+/-0.25 mm)
- Radial offset: +/- 0.20 mm
- Angular misalignment symmetry: 1°
58
53
50
ca. 31
1
2
8. Initial start-up of the encoder
Hooking up the connection leads
When hooking up the connection leads, their correct functioning must be checked.
o Check that the supply voltage has been correctly applied. In the case of reverse polarity the
encoder will not function and no signals will be output.
o Check the communication of the SSI- / BiSS interface. If the wiring is incorrect, then no communication
will be possible. The data line must be terminated with a 120 ohm resistor.
o Check the correct application of the sine/cosine signals, the amplitude (signal height), polarity
and the phase position. If there is an error in the sine/cosine path, then the function
sin2 (x) + cos2 (x) = 1 is not fulfilled or the direction of rotation is incorrect, for example due to
the reversal of Sin and Cos (incorrect phase position).
Availability after start-up
After the supply voltage has been switched on, the sine/cosine signals are available immediately,
however there is a waiting time of at least 150ms before the encoder is ready for operation, i.e.
before the interfaces are ready to communicate. Only after this time will the encoder communicate
externally via the SSI or BiSS interface.
12
2
a
b
c
13,25
3xM3, 6 tief deep
Dimension
5853SIL
Maß
Singleturn
3xM4, 8 tief deep
a 38 49,5
58,5
22
25°
5863SIL
Multiturn
68
63 ±0,1
H7
14
1
N510286

9. Checklist for start-up
✓ ✘
Mounting (for information, see Mounting Advice)
The encoder must only be installed using the fixing elements supplied by the Fritz Kübler
GmbH company.
The loading on the encoder shaft, as a result of mounting/installation, is to be kept as low as
possible. The installation dimensions specified of the encoder, must be strictly observed. It is
also important to note that the tolerance compensating elements must be mounted without
pre-loading.
Axial and radial offset are to be kept to a minimum during installation, so that the specified
maximum values are not exceeded.
The shaft tolerance of the drive shaft, onto which the encoder is fitted, is stipulated as g6 (for
solid shaft encoders) /G6 (for hollow shaft encoders).
Electronic connections (see data sheet for terminal assignment)
Controller
Is the signal level and polarity of the supply voltage correct?
Is the SSI and BiSS communication functioning?
Terminating resistor 120 Ohm (A – A ; B – B
)
Do the direction of rotation and count direction match?
Has the Sin 2 (x) + Cos 2 (x) = 1 monitoring been activated?
To ensure a safe absolute position, the incremental value is also counted and compared with
the absolute value of the encoder.
Before the plant is shut down the absolute position of the controller is saved. When the plant
is powered up again, the controller compares this stored value with the new absolute value,
measured after switching on.
13
english

Fritz Kübler GmbH
Zähl- und Sensortechnik
P.O. BOX 3440
D-78023 Villingen-Schwenningen
GERMANY
Tel: +49(0)7720-3903-0
Fax +49(0)7720-21564
sales@kuebler.com
www.kuebler.com R.60201.0009