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antriebstechnik 6/2017

antriebstechnik 6/2017

STEUERN UND

STEUERN UND AUTOMATISIEREN Anbauen oder integrieren? Absolute Feedbacksysteme für effiziente Antriebe Die exakte, echtzeitfähige und absolute Erfassung der aktuellen Wellen- oder Schlittenposition moderner Antriebs- und Positioniersysteme sind Voraussetzung für ein ressourcenschonendes, energieeffizientes, regelgenaues und intelligentes Antriebskonzept, welches sowohl die Produktivität und Flexibilität als auch die Energieeffizienz von Produktionsmaschinen steigert. Balluff bringt nun robuste, genau und schnell arbeitende absolute Weg- und Winkelmesssysteme als Feedbacksysteme auf den Markt, die sich zum Anbau oder zur direkten Integration in Antriebsund Positioniersysteme eignen. Bernhard Hahn ist Industriemanager Elektrische Antriebe bei der Balluff GmbH in Neuhausen a.d.F. Allen gemein sind die Vorzüge absoluter Messsysteme, wie z. B. sofortige Einsatzbereitschaft beim Einschalten, kein Positionsverlust bei ungeplanten Stopps, schnelles Anfahren auch bei komplizierten Mehrachsapplikationen. Lineare Ausführungen der magnetcodierten Systeme kommen schon lange bei der Positionsüberwachung der x-, y-, und z-Achsen in Werkzeugmaschinen oder in Direktantrieben von Pick-&-Place-Automatisierungssystemen zum Einsatz. Viele nutzen sie als kostengünstige und robuste Alternative zu Glasmaßstäben. Auch findet man sie in vollelektrischen Mikrospitzgießsystemen, wo sie beim Plastifizierungsvorgang Einspritzmenge und Druckhaltung präzise kontrollieren. Als hochdynamische Systeme werden sie ebenso auch in Druckereien bei der digitalen Druckplattenbelichtung geschätzt. Dort sorgen sie in den elektrischen Antriebsachsen, als robuste Alternative zu hochgenauen optischen Verfahren, für ein Echtzeit-Feedback mit hoher Gleichlaufgüte. Magnetcodierte Weg- und Winkelmesssysteme setzen sich aus einem Sensorkopf und einem magnetisch codierten Magnet- Maßköper zusammen, den es sowohl in linearer als auch rotativer Ausführung gibt. Der Sensorkopf gleitet in einem Abstand von bis zu 2 mm über den mit wechselnder Polarität magnetcodierten Maßköper. Da die Systeme magnetisch und berührungslos arbeiten, sind sie auch unempfindlich gegenüber Temperaturwechsel und Verschmutzung, z. B. durch Staub und Öl oder Verschleiß. Deutliche Unterschiede gibt es in der Qualität der Magnetmaßkörper, die von der Stärke und Gleichmäßigkeit der Magnetfelder bestimmt wird. Exakte Messung durch Permagnet-Nonius Balluff setzt hier auf die Permagnet-Nonius- Technologie. Diese, die erstmals bei der Weiterentwicklung von Festplattenspeicher eingesetzt wurde, erlaubte eine dichtere Packung von Bits, mit der eine signifikante Erhöhung der Speicherkapazität erreicht wurde. Durch die senkrechte (perpendikular = senk-, lotrecht) Anordnung der Nord-/Südpole wird eine gleichmäßige und konzentrierte Ausrichtung der Elementarmagnete erreicht. Durch die konzentrierte Ausrichtung der Magnetfelder können die Übergänge der Pole genau abgetastet werden, was eine hohe Messqualität bewirkt. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, die mit longitudinaler (in Längsrichtung) Magnetisierungstechnologie gefertigt sind, zeichnen sich die BML-Systeme mit Permagnet-Maßköper durch eine hohe Störsicherheit, niedrige Hysterese und minimale Linearitätsabweichung aus. Sie sind als Code-Scheiben für rotative Bewegungen und in Bandform als selbst konfektionierbare Rollenware bis 48 000 mm für lineare Bewegungen in absoluter und inkrementeller Ausführung verfügbar. Zur einfachen Integration in rotativen Anwendungen Mit dem neuen BML Encoder Kit „Disc 30“ verfügen Konstrukteure über eine genaue absolute Feedbacklösung, die sich einfach 46 antriebstechnik 6/2017

01 Permagnet-Maßkörper sind als Code-Scheiben für rotative Bewegungen in absoluter und inkrementeller Ausführung verfügbar 02 Direkt messende magnetcodierte Weg- und Winkelmesssysteme BML stellen eine hohe Reproduzierbarkeit und Regeldynamik sicher direkt in Motoren und Aktoren integrieren lässt. Das BML Permagnet Encoder- Feedback ist eine Alternative zu herkömmlichen magnetischen oder optischen Lösungen zur präzisen Regelung von Motoren und Antrieben. Das Besondere: Die Lösung für rotative Anwendungen besticht durch ihren geringen Platzbedarf, der je nach Design des Aufbaus bei lediglich 12–20 mm in der Länge und 30 mm im Durchmesser liegt. Erwähnenswert ist, auch im Vergleich zu optischen Systemen, der große Luftspalt von bis zu 0,5 mm zwischen Code- Scheibe und Auswerteelektronik. Er schlägt sich z. B. bei der Serienproduktion von Motoren und Aktoren in einer deutlich flexibleren und damit vereinfachten Montage, direkten Kosteneinsparungen und somit auch in Wettbewerbsvorteilen nieder. Wer nun vermutet, dass sich die moderaten Montagetoleranzen und der große Abstand zwischen Code-Scheibe und Auswerteelektronik (< 0,5 mm) negativ auf die Systemgenauigkeit auswirken, hat sich geirrt. Mühelos erreicht die neue Lösung eine Systemgenauigkeit von < 0,2° bei bis zu 17 bit Auflösung. Kern der magnetischen Abtastung und Signalerzeugung ist eine vollintegrierte Single-Chip-Lösung. Die Positionsdaten werden in Echtzeit erzeugt und über antriebstechnisch-typische Schnittstellen in absoluter Form als SSI- oder bidirektionale BISS-C-Schnittstelle zur Verfügung gestellt. Zusätzlich stehen auch die inkrementellen Sin/Cos analog und ABZ-Signale bereit. Evaluation-Kit für optimale Lösung Außer dem BML Encoder Kit bietet Balluff auch einen Evaluation-Kit an. Er beinhaltet ein Permagnet perpendicular-magnetisiertes, absolutes Winkelmesssystem mit hoher Systemgenauigkeit. Es bietet wie schon der Encoder Kit vielfältige serielle (absolute) und inkrementelle Schnittstellen zur Anbindung an verschiedenste Regelungssysteme. Die Handhabung ist einfach. Adaptiert an den Antrieb kann der Anwender mit Hilfe des sogenannten BISS-USB-Adapters und einer bereitgestellten Evaluation-Software erforderliche Systemtests durchführen und daraus seine individuelle optimale Lösung ableiten. www.balluff.de 03 Prinzipieller Aufbau eines absoluten Motor- Feedback-Systems mit Single-Chip-Auswertung 04 Das Motor-Feedback- Evolution-Kit ist ein All-in-one-Packet

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