Hohe Produktivität mit offenen Motorfeedback-Systemen
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Hohe Produktivität mit offenen Motorfeedback-Systemen Auswahlkriterien für Motorfeedbacklösungen auf Basis optischer, magnetischer, induktiver und kapazitiver Messsysteme Zur exakten Steuerung linearer und rotativer Direktantriebe werden Motorfeedbacklösungen basierend auf dem optischen, dem magnetischen, dem kapazitiven und dem induktiven Messprinzip angeboten. Die Entscheidung für ein bestimmtes System ist sehr stark anwendungsorientiert. Für die Auswahl einer perfekt passenden Motorfeedbacklösung gibt es drei Hauptkriterien: Präzision, Unempfindlichkeit gegenüber mechanischen und äußeren Einflüssen und Preis. In diesem Whitepaper werden die Vor- und Nachteile der vier Messprinzipien anhand dieser Kriterien vorgestellt. Beispiele, Zeichnungen, Tabellen und Bildern erleichtern die Systemauswahl für jede erdenkliche

Einleitung: Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit 0B In der Industrieautomation sind effiziente und zuverlässige Antriebe eine wichtige Voraussetzung für eine hohe Produktivität. Maschinen und Anlagen können schneller, sicherer und ressourcenschonender arbeiten, wenn die Antriebe kontrolliert und exakt geregelt werden. Grundlage hierfür sind Encoderlösungen, die den spezifischen Ansprüchen der Produktionsumgebung an das Messsystem gerecht werden und zudem präzise Werte für die Längen- und Positionsmessung erfassen. Rotative und lineare Motorfeedback-Systeme werden in elektrischen...

Damit Endanwendern die Orientierung im Bereich der Motorfeedback-Systeme leichter fällt, werden im Folgenden die grundlegenden Aspekte des optischen, magnetischen, induktiven und kapazitiven Messprinzips erklärt und miteinander in Beziehung gesetzt. Somit entsteht ein Leitfaden für die Auswahl eines maßgeschneiderten, für die jeweilige Anwendung passenden Positionsmesssystems linearer und rotativer Direktantriebe. Abbildung 1: Physikalisch unterschiedliche Lösungen zur Positionserfassung (v.l.: optisch, magnetische, kapazitiv, induktiv) Übersicht über lineare und rotative Direktantriebe 1B...

Abbildung 2: Motorfeedbacklösungen an Linear- und Torquemotoren (schematische Darstellung) Ein linearer Direktantrieb kann mit einem aufgeklappten Motor verglichen werden. Die eingesetzten Drehstrommotoren haben Magnete als Permanentmagnete ausgebildet und eine Spule, durch die der Strom beaufschlagt wird. Das entstandene Wechselfeld sorgt dafür, dass sich die Spule in diesem Magnetfeld bewegt oder – je nachdem, was mechanisch fixiert ist – auch die Magnetleiste. In diesem Fall ist die Spule auf einem Schlitten montiert, der sich über eine Linearführung an den Magneten entlang bewegt....

Bei beiden Systemen wird die Anforderung gestellt, dass ein Motorfeedback, also ein Positionsfeedback, benötigt wird, da in der Regel eine mechanische Ankopplung wie etwa ein Getriebe fehlt. Das Motorfeedback ist der Überbegriff für die Positionsrückmeldung von linearen und rotativen Systemen. Es geht um Systeme bestehend aus Motor und Regelung – ein elektrischer Antrieb steuert den Motor und das Messsystem fungiert als Bindeglied zur Folgeelektronik bzw. zum Regler, der dem Motor wiederum ein Signal gibt, in welche Richtung, mit welcher Geschwindigkeit und mit welcher Präzision er zu...

Das dritte entscheidende Kriterium ist der Preis. So kann es bei bestimmten linearen Systemen teuer werden, wenn eine längere Strecke mit der Messsensorik ausgestattet werden muss. Zum Vergleich: magnetische Maßstäbe sind ca. 60% günstiger als optische Maßstäbe. Wenn es um Motorfeedback geht, spielen in erster Linie die genannten Punkte eine Rolle. Doch auch Aspekte wie die passende Schnittstelle für die Kommunikation zwischen Motor und Regler auszuwählen, wie auch die Frage, ob das System ein inkrementelles oder ein absolutes sein muss, sollten bei der Auswahl einer Motorfeedbacklösung im...

Abbildung 3: Moderne Controllerlösungen: unerlässlich für effiziente Lösungen in der Antriebstechnik Technologien offener Messsysteme für Motorfeedback 2B Zu Erfassung des Motorfeedbacks werden vorwiegend offene Messsysteme ohne Kapselung oder mechanische Kopplung an die Antriebe verwendet. Denn mit offenen Systemen lässt sich die Auslegung des Maßstabs flexibel handhaben. Bei geschlossenen Systemen sind Maßstab und Sensorik eine Einheit und dadurch weniger anpassungsfähig. Bei offenen Systemen können jedoch Stäube und Feuchtigkeit nur mit hohem Aufwand ferngehalten werden. Beispielsweise...

Alle vier in diesem Whitepaper beschriebenen Systeme können als offene Systeme ausgelegt werden. Die magnetischen, kapazitiven und induktiven gelten zudem als berührungslose Systeme, bei denen kein Kontakt zwischen Maßstab und Sensorik erforderlich ist. Dadurch können sie nahezu verschleißfrei eingesetzt werden. Auch die optischen Verfahren funktionieren im Prinzip berührungslos – mit einer Ausnahme: Optische Sensorik basierend auf Glasmaßstäben verfügt indirekt über eine Führung und einen mechanischen Schutz und ist somit nicht zu 100 Prozent berührungs- bzw. kontaktlos. Im Folgenden...

Die laserbasierten Systeme verwenden i.d.R. ein dünnes Metallband als Maßstab. Das Besondere ist hierbei, dass der Maßstab so flexibel ist, dass er aufgewickelt bzw. gerollt werden kann. Das ist ein Vorteil im Vergleich zu den Glasmaßstäben, bei denen der Glasträger – wenn auch mechanisch fragil –starr ist. Er wird geschützt in einem Profil aufgebracht und ist somit nicht biegsam. Der Sensorkopf wird über die Skala am Glasmaßstab geführt und liest diese ab. Der Glasmaßstab hat dagegen den Vorteil, dass er sehr präzise ausgelegt werden kann. Es können Messgenauigkeiten von mindestens 3...