Firmen im Artikel
Inhaltsverzeichnis
1. Neuer Encoder mit sehr geringen Abmessungen
2. Absolutwertgeber mit sehr hoher Regelgüte
3. Ein-Kabel-Lösung spart Platz
4. Kupplung sorgt für gute Isolierung
5. Kompakter Encoder für Roboterantriebe
6. Robuste Encoder-Bauweise ermöglicht Einsatz in rauen Umgebungen
Die Anforderungen an Servoantriebe sind in den vergangenen Jahren kontinuierlich gestiegen: Der Markt verlangt immer leistungsfähigere, kompaktere Motoren, die zudem noch möglichst energieeffizient „arbeiten“ sollen. Bei der Konzeption neuer Antriebe rückt deshalb eine bisher wenig beachtete Komponente in den Fokus der Aufmerksamkeit: Der Drehgeber. Dieses unscheinbare Bauteil versetzt Hersteller von Servomotoren in die Lage, die Leistung ihrer Antriebe voll auszuschöpfen. Vorausgesetzt, die Encoder weisen die passenden Kennzahlen auf.
Neuer Encoder mit sehr geringen Abmessungen
Beim Automatisierungsspezialisten Hengstler weiß man seit langem um die Bedeutung von Motorfeedbackgebern für die Gesamtperformance von Servoantrieben. Das Unternehmen aus dem baden-württembergischen Aldingen hat eine Reihe von Absolutwertgebern entwickelt, die für den Einsatz in Servomotoren optimiert sind. Neu auf dem Markt ist der modulare Absolutwertgeber Acuro AM34: Er hat eine Einbautiefe von weniger als 20 mm und findet daher auch in sehr kompakten Servomotoren Platz.
Die Positioniergenauigkeit des Absolutwertgebers beträgt ±120 arcsec, die Auflösung liegt bei 16 bis 20 Bit in der Singleturn-Ausführung und 12 Bit in der Multiturn-Variante. Der Acuro AM34 ist für Drehzahlen von bis zu 12.000 min-1 ausgelegt und verfügt über eine BiSS-/SSI-Schnittstelle für die digitale Automation. Da der Encoder ein Elektronisches Datenblatt (EDS) besitzt, kann er vom Anwender innerhalb kurzer Zeit installiert werden. Für Antriebstechnik-Hersteller ist die Integration des Absolutwertgebers in ihre Motoren dank der großen Montagetoleranzen (±0,5 mm axial, ±0,1 mm radial) ebenfalls einfach.
Absolutwertgeber mit sehr hoher Regelgüte
Der Absolutwertgeber Acuro AD37 baut mit einer Tiefe von 29 mm ähnlich kompakt wie der AM34 und bietet eine Auflösung von 20 Bit im Singleturn-Betrieb und 12 Bit im Multiturn-Betrieb. Haupteinsatzgebiete des Encoders sind hochdynamische, sicherheitskritische Anwendungen mit hohen Safety- und Genauigkeitsanforderungen wie Werkzeugmaschinen, Druckmaschinen, Textilmaschinen und Verpackungsanlagen. Der Drehgeber ist zweikanalig-redundant ausgeführt und nach SIL 3 PLe Kat. 3 zertifiziert. Mit einer absoluten Genauigkeit von ±36 arcsec und einer Wiederholgenauigkeit von kleiner als ±10 arcsec sorgt der Absolutwertgeber selbst bei Drehzahlen von bis zu 12.000 min-1 für eine sehr hohe Regelperformance.
Ein-Kabel-Lösung spart Platz
Da der Acuro AD37 eine geringe Bautiefe aufweist, können Servomotor-Hersteller Antriebe mit sehr kompakten Abmessungen konstruieren. Die Anwendungsbereiche sind dabei nahezu unbegrenzt – auch rauen Umgebungsbedingungen mit Temperaturen von bis zu 120 °C und Vibrationen von bis zu 300 m/s2 (10…2.000 Hz) hält der Encoder zuverlässig stand. Ein weiteres markantes Merkmal des Absolutwertgebers ist seine hohe Signalgüte: Sie ermöglicht eine wesentlich „glattere“ Regelung von Antrieben als mit vergleichbaren Drehgebern.
So lassen sich Servomotoren sehr energieeffizient betreiben. Der Absolutwertgeber ist mit der von Hengstler entwickelten Acuro-link-Schnittstelle für 4-Draht-Applikationen ausgestattet. Positions- und Temperaturdaten werden deshalb mit einer Geschwindigkeit von 10 MBaud verlustfrei über eine Distanz von bis zu 100 m übertragen. Neben safety-relevanten Daten sendet Acuro link auch die Wicklungstemperatur des Motors an die übergeordnete Steuerung, sodass die Hersteller keine Extra-Leitung mehr benötigen und somit Bauraum sparen (Ein-Kabel-Technik).
Kupplung sorgt für gute Isolierung
Bild: Hengstler
Den Acuro AD37 gibt es seit vergangenem Jahr auch in einer Variante mit 1:3-Konus, damit auch die Hersteller von Standard-Servomotoren den Drehgeber schnell und einfach in ihren Antrieb integrieren können. Darüber hinaus lässt sich der Encoder auch über eine Statorkupplung oder die integrierte Countex-Kupplungsnabe von KTR mit dem Motor verbinden. Ein markantes Merkmal der Kupplungen ist das Zwischenstück aus Polyetheretherketon (PEEK). Der thermoplastische Kunststoff sorgt selbst bei hohen Temperaturen von bis zu +160 °C für eine nahezu gleichbleibende Drehfedersteifigkeit der Kupplung und ermöglicht so die hochgenaue Erfassung der Wellenposition durch den Drehgeber. Die Kupplungsnabe sorgt beim AD37 zudem sowohl für eine thermische als auch für eine elektrische Isolierung zwischen beiden Wellen. So können Maschinen-Hersteller die sich ständig weiter entwickelnden dynamischen Möglichkeiten von Elektro-Antrieben voll ausnutzen, ohne dass die Genauigkeit des Drehgebers durch Wärmeentwicklung beeinträchtigt wird.
Kompakter Encoder für Roboterantriebe
Speziell für bürstenlose Servomotoren kleiner Achshöhen hat der Hersteller den Acuro AD36 entwickelt. Dieser Absolutwertgeber eignet sich dank seines geringen Gehäusedurchmessers (Ø 36 mm) sehr gut für den Einsatz als Motorfeedback-System in CNC-Maschinen oder Roboterantrieben. Der Absolutwertgeber tastet die Position der Welle über ein OptoAsic ab und überträgt die erfassten Werte digital mit einer Auflösung von bis zu 22 Bit (Singleturn) beziehungsweise 12 Bit (Multiturn) über eine bidirektionale Synchronschnittstelle mit einer variablen Taktrate von bis zu 10 MHz.
Bild: Hengstler
Der AD36 ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich: Mit durchgängiger 8-mm-Hohlwelle, mit Aufsteck-Hohlwelle (AD35), mit Kerbwelle (AD34) sowie auf Anfrage mit 1:3-Konuswelle oder 6-mm-Aufsteckwelle. Darüber hinaus gibt es den Drehgeber auch in ein einer vakuumgeeigneten Ausführung. Im Dauerbetrieb hält der Acuro AD36 Drehzahlen von bis zu 10.000 min-1 stand – kurzzeitig auch bis zu 12.000 min-1. Sollten für eine Anwendung deutlich höhere Drehzahlen erforderlich sein, passen die Spezialisten von Hengstler den Encoder werksseitig an.
Robuste Encoder-Bauweise ermöglicht Einsatz in rauen Umgebungen
Ganz ähnliche Werte wie der Acuro AD36 bietet der Acuro AD38: Der Drehgeber verfügt über eine Auflösung von 24 Bit in der Singleturn- und 12 Bit in der Multiturn-Ausführung. Auch dieser Encoder arbeitet nach dem Prinzip der optischen Abtastung und ist weitgehend unempfindlich gegenüber Schocks und Vibrationen. Vollständig digital ist der Acuro AD58 mit Drive-CLiQ-Schnittstelle von Siemens: Das mechanische Konzept dieses Drehgebers basiert auf einer doppelt kugelgelagerten Wellenbaugruppe mit flexibler Drehmomentstütze. Der Encoder eignet sich deshalb gut für die Integration in BLDC-Servomotoren und anspruchsvollste Anwendungen wie beispielsweise CNC, Präzisions-Positionierung und Drucken in hochauflösender Qualität.
Bild: Hengstler
Sowohl der AD38 als auch der AD58 sind in einem weiten Temperaturbereich einsetzbar (-40 °C…+115 °C beziehungsweise -20 °C…+115 °C) und besitzen einen internen Temperatursensor sowie einen Anschluss für den externen Wicklungstemperatursensor des Motors. Beide Absolutwertgeber verfügen zudem über die Zertifizierung für den Einsatz in sicherheitsgerichteten Anwendungen bis zu SIL3, Performance Level e. (jg)
Mehr Informationen zu den Absolutwertgebern von Hengstler
