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Digital Scout SPS 2022

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Digital Scout SPS 2022

SPS

SPS 2022 03 Braucht weder Batterie noch Getriebe: Energieautarkes Motorfeedbacksystem für industrietaugliche Kleinservomotoren Am Ende der Entwicklungsarbeiten stand zum einen der Funktionsnachweis des Gebermoduls. Aufbauend auf einer dezidierten Parametereinflussanalyse wurden verschiedene Faktoren, die die zuverlässige Funktion des Energy-Harvesting-Rückführsystems beeinflussen, identifiziert. Danach wurde der Geber in einem iterativen Verbesserungsprozesses hinsichtlich dieser Einflussgrößen optimiert, mit der Höhe des induzierten Wiegandimpulses als entscheidendem Qualitätsmerkmal. Um eine fehlerfreie und stabile Multiturnfunktionalität zu ermöglichen, wurde der Encoder in seiner Einbausituation in den Kleinservomotoren verschiedenen Prüfung unterzogen und validiert. Die Prüfungen umfassten die Temperaturbeständigkeit, EMV sowie Schock- und Vibrationsverhalten. Abschließend erfolgten noch die eigentlichen Zuverlässigkeits- und Systemtests. Bilder: Wittenstein SE speziellen Legierung aus Kobalt-Eisen-Vanadium, die durch Kaltumformung und abschließendes Tempern hergestellt wird. Dadurch ergibt sich ein Gebilde mit einem weichmagnetischen Kern und einem hartmagnetischen Mantel, mit jeweils unterschiedlicher Magnetisierbarkeit. Um den Wieganddrahteffekt in einem Encoder zum Zählen von Umdrehungen zu nutzen, wird ein diametral gepolter Permanentmagnet auf die Rotorwelle montiert. Der Wiegandsensor, die Baugruppe aus Wieganddraht und Spule, bringen die Ingenieure so an, dass bei der Drehung des Magneten ein sich änderndes Magnetfeld am Sensor entsteht. Überschreitet ein auf den Draht einwirkendes, externes Magnetfeld sprunghaft eine bestimmte Stärke, entsteht ein Ummagnetisierungsimpuls, der in die Spule, die den Wieganddraht umgibt, eine Spannung im Voltbereich induziert. Die so freiwerdende elektrische Energie wird mit einem Kondensator gespeichert. Sie reicht aus, um zuverlässig und kurzzeitig eine elektronische Schaltung zu betreiben, die die Umdrehungen zählt und so die Rotorposition absolut erfasst. UNABHÄNGIG VON ROTATION Das Funktionsprinzip der Wieganddrahttechnologie ist dabei weitestgehend unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit und der Drehrichtung einer Motorwelle. Die entstehende Ummagnetisierungsenergie und die damit verbundenen induzierten Spannungsimpulse stehen konstant und unverlierbar zur Verfügung. Als elektronischer Zählerspeicher wird dabei ein FRAM (Ferroelectric Random Access Memory) verwendet, der sehr wenig Energie für Schreib- und Lesevorgänge benötigt, den Schreibzugriff auf einzelne Speicherstellen ermöglicht und nicht flüchtig ist. Das Auslesen des Zählwertes aus dem Speicher und das Zurückschreiben des neuen Zählerstandes läuft komplett autonom und autark ab, ohne eine externe Spannungsversorgung, sondern rein durch die Bewegung der Rotorwelle. Geberseitig stehen für alle Baugrößen der Cyber Dynamic Line Inkrementalgeber mit einer Auflösung von 1.024 Inkrementen sowie Singleturnabsolutwertgeber mit einer Auflösung von 12 Bit zur Verfügung. Für die Baugrößen 32 mm und 40 mm im Inoxoder Hygienic Design hat Wittenstein zusätzlich einen batterieund getriebelosen Multiturnencoder entwickelt, der durch das Energy-Harvesting-Prinzip eine energieautarke, absolute Erfassung der Motorposition mit 16 Bit ermöglicht. Die Eigenentwicklung erfolgte, weil ein Rückführsystem am Markt nicht verfügbar war, das die besonderen Anforderungen in Bezug auf Baugröße, Auflösung, Systemgenauigkeit, Drehzahl, Winkelbeschleunigung, Umweltbeständigkeit und Konnektivität erfüllt. Die größte Herausforderung war die Miniaturisierung des Funktionsprinzips zu einem Gebermodul, dass zum Einbau in die Kleinservomotoren der genannten beiden Baugrößen geeignet ist. www.wittenstein.de DIE IDEE „Motorfeedbacksysteme sollen nach einem stromlosen Zustand unter anderem die Anzahl der geleisteten Umdrehungen (Multiturn) zählen und speichern. Zur Umsetzung dieser Funktion bedarf es eines Speichers, der auch im stromlosen Zustand eines Antriebes aktiv bleibt. Die Alternativen, mechanischer Speicher oder eine batteriegepufferte Speichertechnologie, sind mit Nachteilen verbunden. Die Baureihe unserer industrietauglichen Kleinservomotoren nutzt Energy Harvesting, basierend auf dem Funktionsprinzip der Wieganddraht- Technologie. Dieses pfiffige System ermöglicht, dass Energie sozusagen aus der Umgebung gewonnen wird. Diese Energie nutzen die Systeme dann, um Werte zu speichern und bei Bedarf zur Verfügung zu stellen.“ Carolin Ank, Leiterin Produktmanagement, Wittenstein Cyber Motor, Igersheim 82 DIGITAL SCOUT Ihr Kompass zur SPS 2022

SPS 2022 ROTOR- UND GETRIEBELAGER FÜR GESTEIGERTE PERFOMANCE Schaeffler möchte Herstellern und Betreibern von Windkraftanlagen neue Chancen eröffnen und bietet Lagerlösungen, die für eine höhere Leistungsdichte, längere Laufzeiten und einen verringerten CO 2 -Fußabdruck sorgen. Neu sind zum Beispiel hydrodynamische Gleitlager für Planetengetriebe und das damit verbundene Engineering. Ihr niedriger Querschnitt beansprucht weniger Bauraum. Auf den Trend zur angestellten Rotorlagerung reagiert Schaeffler mit Premesy, ein System, das eine korrekte Vorspannung während der Montage und im Betrieb ermöglicht. Mit ebenfalls neu entwickelten geteilten, asymmetrischen Pendelrollenlagern lassen sich Herstellerangaben zufolge Kosten beim Lagertausch um gut 50 % reduzieren. Sie können direkt in der Gondel montiert werden. Damit entfällt die Demontage des Rotorstern und des Antriebsstrangs. Fortschritte werden zudem bei der Reduzierung von CO 2 -Emissionen über die gesamte Wertschöpfungskette gemeldet - von der Herstellung von Wälzlagern bis zu Logistik und Verpackung. www.schaeffler.com ZAHNSTANGENGETRIEBE IN SONDERGRÖSSEN Die hochgenauen robusten Zahnstangengetriebe von Leantechnik sind in zahlreichen Hub-, Handlingund Positioniersystemen weltweit im Einsatz. Neben den Standard-Getrieben in vielen Größen produziert Leantechnik unter dem Namen Leanunique auch maßgeschneiderte Ausführungen für Anwendungen mit besonderen Anforderungen. Diese Zahnstangengetriebe halten je nach Vorgabe extremen Belastungen stand, werden in individuellen Abmessungen und auf Wunsch aus besonderen Materialien gefertigt oder mit speziellen Beschichtungen versehen. Dazu zählt unter anderem die Brünierung, Galvanisierung und Eloxierung der Getriebe, aber auch eine Duralloy-Beschichtung ist möglich. Manche der Sondergetriebe finden auch ihren Weg ins Standard- Sortiment von Leantechnik. Das gilt zum Beispiel für das Lean SL 5.5-Getriebe mit Hubkräften bis zu 25.000 N, das ursprünglich für den Einsatz in einem Atomkraftwerk entwickelt wurde. Inzwischen ist dieses Zahnstangengetriebe auch in anderen Schwerlastanwendungen der Industrie zu finden. Das besonders kleine Lean SL 5.m mit einer maximalen Hubkraft von 300 N war dagegen für die Lebensmittelindustrie konzipiert worden und ist jetzt ebenfalls standardmäßig lieferbar. www.leantechnik.com NEUE SCHRÄGACHSENMOTOREN Die Pump and Motor Division Europe von Parker Hannifin hat die Einführung der neuen verstellbaren Schrägachsenmotoren der Produktserie V16 angekündigt. Die neuen Motoren sind als V16-220 und V16-270 erhältlich und sowohl für offene als auch für geschlossene Kreislaufgetriebe konzipiert. Durch das innovative Differenzialkolbensteuerungssystem in Kombination mit einem 3-Wege-Ventil und dem Hubvolumenverhältnis 5,5:1 ermöglicht der V16 eine sanfte und präzise Steuerung. Die Kugelkolbenkonstruktion mit laminierten Kolbenringen ermöglicht eine sehr hohe Wellendrehzahl. Zusammen mit dem Hochdruckniveau von maximal 550 bar hat der V16 eine verbesserte Leistung und eine lange Lebensdauer. Die kugelförmige Kolbenbauform ermöglicht zudem einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad bis zu 99 %. Um Kraftstoff zu sparen, lassen sich die Motoren auf Nullhub und Leerlauf herunterfahren. www.Parker.com Verbunden auf Distanz Mit One Cable auf 100 Meter Das neue STÖBER Hybridkabel verbindet Motoren und Antriebsregler zuverlässig auf 100 Meter. Mit zukunssicherem HEIDENHAIN EnDat® 3. Verzicht auf Drosseln. Verkürzte Montagezeiten. Weniger Fehlerquellen bei der Installaon. Reduzierte Material- und Betriebskosten. www.stober.com BESUCHEN SIE UNS IN HALLE 3A, STAND 446