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INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2020

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2020

STEUERN UND ANTREIBEN I

STEUERN UND ANTREIBEN I TITEL 04 Der kompakte Wiegand-Sensor ist die dominante Komponente auf der Rundplatine des 22er-Kits 03 Mit ihrem kompakten Footprint lassen sich die Mini-Kits passgenau in Kleinstmotoren eindesignen auf einer separaten, seitlich klappbaren Platine verbaut wurde. Garant für die Multiturn-Performance – die energieautarke Versorgung der Zählelektronik im stromlosen Zustand – ist der Wiegand-Sensor. Das kompakte Minikraftwerk, das auf eine Fingerkuppe passt und von Posital in großen Stückzahlen als SMDbestückbares Bauteil gefertigt wird, ist die dominante Komponente auf der Rundplatine des 22er-Kits. Beim Energy Harvester ist der konditionierte 15 mm lange Wiegand- Draht, der sich entlang einer Richtung magnetisiert, eingebettet in eine Kupferspule. Er reagiert auf das Magnetfeld des Multiturn „unter Spannung“ Abgerundet wird der Posital-Baukasten fürs integrierte Motorfeedback mit handlichen Hohlwellen-Kits (links), die sich durch ihren Formfaktor für Einsätze in Robotern bzw. Cobots (Installation in den Gelenken) sowie die direkte Montage auf der Antriebswelle eignen. Da sich magnetische Messtechnik – mit einem zentral auf der Welle rotierenden Magneten – nicht auf das Hohlwellen-Design übertragen ließ, bekam bei den 2019 gestarteten Hollow-Shaft-Kits die kapazitative Technik den Vorzug. Schlüsselkomponenten sind die mit unterschiedlichen Rastern gestalteten leitfähigen Oberflächen von Rotor und Stator. Sie erzeugen Hochfrequenzsignale, die über ASIC-Prozessoren gescannt werden und den aktuellen Positionswert per SSI bzw. Biss C-Interface an die Steuerung geben. Echtes Novum der Hollow-Shaft-Kits ist, dass sie erstmalig bei Hohlwellen-Gebern energieautarke Multiturn-Funktionalität auf engstem Raum ermöglichten – ohne Batterien oder Getriebe und komplett wartungsfrei. Im stromlosen Zustand sorgt auch hier ein Wiegand-System für die Versorgung der Zählelektronik. Um das Energy-Harvesting-System (unten) für das Hohlwellen-Design fit zu machen, musste ein komplett neues Set-Up für das vom Wiegand-Draht detektierbare Magnetfeld gefunden werden. Im F&E-Zentrum entstand ein System mit vier Diametralmagneten, die gleichmäßig im Rotor platziert wurden. Sie erzeugen ein stabiles Magnetfeld, das präzise und sicher von dem im Stator installierten Wiegand- Sensor genutzt werden kann. Mit jeder 360-Grad-Rotation erzeugt der Wiegend- Draht – auch im neuen Hollow-Shaft-Design – den notwendigen Spannungsimpuls. ▶ rotierenden Magnets. Kommt es zu Positions- bzw. Richtungswechseln, erzeugt der Draht energiereiche Spannungsimpulse – und das unmittelbar und unabhängig von der Geschwindigkeit der Drehbewegung. Um den Rotationszähler aufzuwecken, wird bei jeder 360°-Umdrehung eine Ausbeute von 7 V bzw. 190 nJ benötigt. „Genau das leisten unsere kleinsten Wiegand-Sensoren, die wir für das 22-mm-Kit zwar nicht weiter verschlanken konnten, aber beim Innenleben noch einmal intensiv nachjustieren mussten“, so Paulus. Herausforderung war, den Output aus einem Magnetfeld mit kleinerem Permanentmagnet zu generieren. Serienproduktion kürzlich gestartet Monatelang war das F&E-Zentrum in Aachen, wo auch der Wiegand-Draht gefertigt wird, damit beschäftigt, das detektierbare Magnetfeld über eine Vielzahl von Parametern wie Abstände, Schirmung und noch präzisere Qualitätsvorgaben in Sachen Draht für die Mini-Kits zu optimieren. Alle Schritte wurden per Magnetfeldsimulation geprüft. „Nur weil wir schon lange als Wiegand- Company – von Grundlagenforschung bis zur praktischen Umsetzung – etabliert sind, konnten wir unsere Minikraftwerke überhaupt für die 22er-Kits fit machen“, so Paulus und ergänzt: „Als Zukäufer dieser Komponenten hätten wir das nie und nimmer stemmen können.“ Nachdem den Kits, die Ende 2019 auf der SPS als Prototyp gezeigt wurden, in Beta- Testläufen mit namhaften Motorherstellern der letzte Schliff gegeben wurde, startete die eigentliche Serienproduktion im Sommer. Produziert wird am Standort Aachen, wobei schon jetzt die Umstellung von einer halb- auf vollautomatischen Fertigung avisiert ist. Bilder: Posital www.posital.com 24 INDUSTRIELLE AUTOMATION 04/2020 www.industrielle-automation.net

STEUERN UND ANTREIBEN Ultrakompakter Embedded-PC Auf dem Raum eines Taschenwörterbuchs kombiniert der Embedded PC DR2100-P von TL Electronic viele Schnittstellen – allesamt zugänglich von der Front- und Oberseite. Dabei zeigt er die Rechenleistung eines 4-Kern-Pentium-Prozessors der Apollo-Lake-Serie. Der kleine Allrounder gibt sich im Schaltschrank mit einer Leistungsaufnahme von nur 6 W zufrieden. Das Modell eignet sich vor allem für industrielle Anwendungen, bei denen rechenintensive Steuerungsaufgaben mit begrenztem Platz einhergehen. Der vom Partnerunternehmen Winmate konzipierte Rail-Box-PC lässt sich mit seinem Klemmenblock mit einem Handgriff auf der TS35-DIN-Schiene im Schaltschrank fixieren. Neben der 9-poligen digitalen In/Out-Schnittstelle sind USB- (4x), Ethernet/ LAN- (4x), serielle (2x), VGA- sowie audioseitig Line-in, Line-out und Mic-in-Buchsen an Bord. Auf Wunsch gibt es auch eine WLAN-Schnittstelle. Zur Bewältigung des Datenflusses setzt das Modell auf einen Intel N4200-Prozessor. www.tl-electronic.de Hohe Auflösung trifft große Beschleunigung Der IE3-Encoder von Faulhaber ist ein magnetischer Encoder, der mit einer großen Vielzahl an Produkten des Herstellers ab einem Durchmesser von 22 mm kombiniert werden kann. Er ist jetzt auch mit den mit den großen Scheibenmagneten-Schrittmotoren der Reihen DM40110R, DM52100N und DM52100R kompatibel. Die hohe Dynamik dieser Motoren ist oft auch auf einen geschlossenen Regelkreis angewiesen. Der Encoder verlängert den Motor nur um etwa 13 mm. Damit bietet diese neue Kombinationsmöglichkeit eine hohe Positionierungsauflösung bis 1 024 Impulse pro Umdrehung, sowie schnelle Beschleunigungsfähigkeiten. Der Encoder wird mit einem Flachbandkabel angeschlossen, passende Stecker sind verfügbar. Er eignet sich besonders für den Betrieb im Boost-Modus mit hoher Positionierungsauflösung. Dazu bietet er eine kompakte und leichte Bauform in einem robusten Gehäuse. Typische Anwendungen reichen von der Textil- und Halbleiterindustrie bis hin zur Medizintechnik. www.faulhaber.com IO-Link-Drehgeber für explosionsfähige Atmosphären Ab sofort bietet Turck den berührungslos arbeitenden Drehgeber QR24 auch mit Ex-Zulassung für Einsätze in den Zonen 2 und 22 bzw. 3GD an. Die Datenkommunikation erfolgt via IO-Link-Schnittstelle. Beim QR24 sind die Sensor- und Positionseinheit vollvergossen und unabhängig voneinander konzipiert. Damit ist der Drehgeber resistent gegen Staub, Vibrationen, Schläge und Stöße. Verhindert wird darüber hinaus eine Beeinflussung durch Störmagnetfelder. Der Encorder gibt sein Signal über die IO-Link-Schnittstelle V1.1 aus. Das erleichtert die Einstellung von Parametern wie etwa Ausgangsignal oder Nullpunkt. QR24-Ex ist als Singleturn- und Semi-Multiturn-Drehgeber einsetzbar, der die Umdrehungszahl erfasst. Dabei werden 16 des 32 Bit breiten IO-Link-Signals für den Singleturn-Wert, 13 Bit für die Umdrehungszahl und drei Bit für Diagnosedaten genutzt. Der Betriebsstatus ist jederzeit offensichtlich und Wartungsintervalle lassen sich proaktiv planen. www.turck.com Speed-Controller platzsparend direkt integriert Faulhaber hat die Motorfamilie BXT um einen integrierten Speed Controller erweitert. Mit 6,2 mm zusätzlicher Anbaulänge beansprucht diese Variante nicht mehr Raum wie die Modelle mit IEF3-4096 (L)-Encoder. Der in das Gehäuse eingebundene Speed Controller lässt sich mit den BXT Motoren 2214…BXT H, 3216… BXT H und 4221…BXT H kombinieren. Basierend auf der Faulhaber SC-Technologie können diese mit dem Motion Manager (ab Version 6.6) schnell in Betrieb genommen werden. Der Speed Controller wird mit einem sechspoligen Flachbandkabel an die Applikation angebunden, Anschlussstecker sind optional erhältlich. Ausgelegt ist das Duo auf Drehmomente bis 92 mNm, eine Dauerleistung bis 60 W und eine Drehzahlregelung von 200 - 10 000 min -1 mechanisch. Damit eignen sich die Flachmotoren mit integriertem Speed-Controller für Einsätze im Bereich der industriellen Automation sowie für Pumpen- und Laboranwendungen. www.faulhaber.com Konnektivität und Nutzerfreundlichkeit verbessert Das Unternehmen Gefran hat seine 2-Kanal-PID-Regler mit erweiterten Regelfunktionen für Motorventile ausgestattet. Neu ist auch die Möglichkeit, synchrone oder asynchrone Sollwertprofile zu erzeugen, um etwa Temperatur und Feuchtigkeit unabhängig voneinander zu kontrollieren. Über einen Webserver können die Regler im Remote-Verfahren überwacht werden. Der Fernzugriff auf ihre Daten erfolgt via PC, Smartphone oder Tablet. Ein Ethernet-basiertes Modbus-TCP-Slave- Protokoll unterstützt den Informationsaustausch innerhalb der Automatisierungsnetzwerke. Gleichzeitig lässt der Modbus-Master die Steuerung weiterer Modbus-Slave-Geräte zu. Ebenfalls integriert sind PLC- und HMI-Funktionen für die Verwaltung von Steuerlogiken sowie ein Energie- und ein Zykluszähler. Die mit drei Eingängen bestückten PID-Regler erfüllen den Luft- und Raumfahrtstandard AMS2750 sowie den CQI9-Standard der Automobilindustrie. www.gefran.com www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 04/2020 25

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