Ob klein, ob groß, ob Single- oder Multiturn, ob mit oder ohne Eigenlagerung: Das Drehgeberprogramm von Heidenhain bietet für jede Aufgabe die passende Lösung. Besonders interessant sind die aktuellen Baureihen der induktiven Drehgeber ECI/EQI 1100 und ECI/EQI 1300.
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Der Autor: Dr. André Schramm, Produktmarketing, Heidenhain, Traunreut
Die lagerlosen induktiven Drehgeber ECI/EQI 1100 und ECI/EQI 1300 bieten eine gegenüber ihren Vorgängern deutlich verbesserte Regelgüte und Systemgenauigkeit. Außerdem sind sie besonders stark mit Vibrationen belastbar. Mit Durchmesser 37 mm (ECI/EQI 1100) bzw. 65 mm (ECI/EQI 1300) stehen sie in typischen Baugrößen zur Verfügung. Diese konnte Heidenhain durch einen neu entwickelten ASIC realisieren.
Alle Varianten unterstützen den Sicherheits-Integritätslevel SIL 2, Kategorie 3 PL d. Mit Zusatzmaßnahmen in der Steuerung erreichen sie sogar SIL 3 bzw. Kategorie 4 PL e. Ein zusätzlicher Vorteil ist der mechanische Fehlerausschluss, der das Lösen der Wellen- und Statoranbindung verhindert. Mit diesem Ausstattungs- und Leistungsniveau sind sie zur Positionsbestimmung an hochdynamischen, energie-effizienten Servo-Antrieben für sicherheitsgerichtete Anwendungen geeignet.
Überzeugend im Vergleichstest
Hinter ihren Pendants mit optischer Abtastung brauchen sich die modernen induktiven Drehgeber keineswegs zu verstecken. Die Geräte mit optischer Abtastung sind zwar nach wie vor erste Wahl für das High End des Anwendungsspektrums. In Sachen Regelgüte, Dynamik und Positionsabweichung im Positionsregelkreis haben die neuen Induktivlösungen des Traunreuter Unternehmens aber Boden gut gemacht, in Sachen Robustheit sind sie sogar überlegen.
Das zeigen Vergleichstests zwischen der neuen Generation der induktiven Drehgeber, ihren Vorgängermodellen und optischen Drehgebern am Beispiel eines realen Motors. Um eventuelle Einflüsse des Motors so gering wie möglich zu halten, wurde ein Modell mit sehr geringen Rastmomenten für die Messungen gewählt. An der Abtriebswelle des Motors wurde ein hochgenaues Winkelmessgerät (Messgenauigkeit besser als ±1 Winkelsekunde) montiert, um das Antriebssystem bezüglich Genauigkeit und Drehzahlverhalten beurteilen zu können.
Genau und dynamisch
Wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Eignung für eine bestimme Applikation ist die Systemgenauigkeit. Bild 2 zeigt die aufgenommenen Genauigkeitskurven bei einem Vergleich von Multiturn-Drehgebern mit Durchmesser 37 mm. Der neue induktive Drehgeber EQI 1131 hat gegenüber seinem Vorgänger insbesondere stark verringerte kurzperiodische Messabweichungen. Die höchste Genauigkeit bietet erwartungsgemäß der optische Drehgeber EQN 1135. Für die größeren Drehgeber mit Durchmesser 65 mm verlaufen die Genauigkeitskurven vergleichbar.
Die Untersuchung des dynamischen Verhaltens im Regelkreis zeigt, dass die erreichbare Dynamik nur von den eingestellten Reglerparametern abhängt. Die mit Heidenhain-Drehgebern erzielbare große Bandbreite ermöglicht daher die Realisierung leistungsfähiger Systeme, in denen nicht die Messgeräte, sondern die komplexen Regelstrecken die erzielbare Dynamik des Gesamtsystems limitieren.
Sehr gutes Gleichlaufverhalten
Bei einem hochwertigen Servomotor spielt der Gebereinfluss dagegen die entscheidende Rolle für den Gleichlauf. Bild 3 zeigt das Gleichlaufverhalten eines Motors bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Das Regelungsfeedback übernehmen – wie schon beim Vergleichstest zur Systemgenauigkeit – Multiturn-Drehgeber mit Durchmesser 37 mm. Und wie bei der Systemgenauigkeit lassen sich auch diese Ergebnisse auf die größeren Varianten übertragen. Der Gleichlauf mit den neuen induktiven Drehgebern unterscheidet sich nur geringfügig vom Niveau optischer Geräte. Damit sind sie aufgrund ihrer robusten Abtastung und höheren Vibrationsbelastbarkeit (Stator: ≤400 m/s², Rotor: ≤600 m/s²) für Produktionsmaschinen optimal geeignet.
Mechanisch und elektrisch kompatibel
Die neuen induktiven Drehgeber ECI/EQI 1100 und ECI/EQI 1300 sind anbaukompatibel zu den optisch abgetasteten, gelagerten Drehgebern der Baureihe ECN/EQN 1100 und ECN/EQN 1300. Durch die damit erzielte mechanische und elektrische Kompatibilität kann stets der bestgeeignete Drehgeber für die jeweiligen Regelungsanforderungen der Applikation aus dem Heidenhain-Programm gewählt und die Anzahl der Motorvarianten minimiert werden.
Im Vergleich zur Vorgängergeneration konnten bei den aktuellen Baureihen insbesondere die zulässigen mechanischen Anbautoleranzen stark erweitert werden, zum Beispiel um den Faktor 2 bei der zulässigen Axialbewegung. Zur einfachen Verifikation des mechanischen Anbaus generieren die Drehgeber einen Wert für das Anbaumaß, den der Servo-Umrichter über die EnDat-Schnittstelle auslesen kann. Zusätzlich unterstützen die neuen induktiven Drehgeber auch die Überwachung der Drehgebertemperatur und der Motortemperatur. Die Drehgebertemperatur überwacht ein integrierter Temperatursensor, die Motortemperatur kann ein externer Temperatursensor kontrollieren. Beide Daten werten die Drehgeber aus, die Nachfolge-Elektronik kann sie ohne Unterbrechung des Regelzyklus digital über die EnDat 2.2-Schnittstelle auslesen. I
Info & Kontakt
Dr. Johannes Heidenhain GmbH Traunreut Tel.: 08669 31-0 info@heidenhain.de www.heidenhain.de
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