Drehgeber Gleichbleibend präzise, hohe Wiederholgenauigkeit

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Exakt wie ein optischer Drehgeber, robust wie ein induktiver Drehgeber und ein großer Arbeitsbereich wie magnetischer Drehgeber: Flux-Encoder zur Positionsbestimmung überzeugen mit hoher Performance und Präzision – zudem sind sie leicht und kompakt.

Die in immer kürzerer Folge erfolgenden Innovationen in Automatisierung und Robotik zeigten: Vor allem beim Erfassen von Rotations- und linearen Bewegungsabläufen waren neue Ideen gefragt – speziell ultraschnelle, ultraleichte und -flache Sensoren und Encoder, die mit der raschen Weiterentwicklung der Industrie 4.0 Schritt halten konnten.

Die Spezialisten des des 2017 gegründeten Sensorikunternehmens Flux aus Braunau am Inn in Österreich fanden eine Antwort auf diese Herausforderung: die patentierte GMI-Technologie (für Giant Magneto Impedance). Der GMI-Effekt besteht darin, dass bestimmte Materialien ihre Impedanz – also ihren Wechselstromwiderstand – ändern, sobald sie einem externen Magnetfeld ausgesetzt sind. Das hat wiederum Auswirkungen auf den sogenannten Skin-Effekt, der durch Anlegen eines Wechselstroms im GMI-Material hervorgerufen wird. Auf diese Weise kann ein Signal in Abhängigkeit von der Position zwischen Sensor (GMI-Folie) und Maßband (externem Magnetfeld) generiert werden. Ein Novum: Das Prinzip hinter dem GMI-Effekt war zwar bereits bekannt – doch bis dahin war es noch nie zur Positionsbestimmung genutzt worden.

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Überträgt man dieses Wissen auf die Herstellung eines Encoders – so wie es Flux gelungen ist – ergibt sich daraus ein enormer Mehrwert: Damit sind Anwendungen denkbar, die bislang ausgeschlossen schienen, weil übliche Sensoren und Encoder wegen ihrer Größe oder Trägheit schlichtweg ungeeignet waren.

Die GMI-Encoder von Flux kombinieren die hochgenaue Leistung eines optischen Drehgebers mit der Robustheit eines induktiven Drehgebers und der großen Montagetoleranz sowie Arbeitsbereich eines magnetischen Drehgebers. Darüber hinaus arbeiten sie hysteresefrei und bieten eine real-time Positionserfassung; das heißt, die aktuelle Position steht zu jeder Zeit ohne Verzögerung bereit. Sie vereinen Eigenschaften und Funktionen bisheriger Encoder-Systeme in einem einzigen Gerät – das spart Kosten für:

• Energie

• Einbau

• Integration

• Betrieb und

• Wartung.

Von diesen besonderen technischen Merkmalen und dem damit verbundenen Know-how profitiert Servotecnica seit 2021, zum einen als exklusiver Vertriebspartner für die Produkte von Flux für Deutschland und Italien, zum anderen als Kooperationspartner für weitere Entwicklungen im Bereich der Drehgebertechnologie und Schleifringe. Zum aktuellen Produktportfolio der von Servotecnica vertriebenen Flux-Encoder mit GMI-Technologie gehören GMI-Winkelcodierer (GMI-Angle Serie) sowie GMI-Drehgeber (GMI-Rotary Serie) in verschiedenen Größen und Ausführungen. Ergänzt wird das Angebot durch eine Serie besonders kompakter und leichter Drehgeber, die auf Induktion basieren.

Gleichbleibend präzise

GMI-Encoder von Flux haben zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen zahlreiche weitere gegenüber herkömmlichen Absolutwert-Drehgebern:

• So funktioniert ihr Messprinzip in einem größeren Arbeitsbereich und bietet ein ausgezeichnetes Signal-Rausch-Verhältnis. Im Ergebnis führt das zu vergleichsweise großen Montagetoleranzen in Kombination mit einer hohen Auflösung und Genauigkeit im gesamten Arbeitsbereich.

• Die rahmenlose Ausführung der GMI-Drehgeber verhindert, dass zusätzliche, parasitäre Reibung ins System eingebracht wird, wie es bei gekapselten Systemen geschieht, die in die Drehachse zusätzlich Haft- und Rollreibung einbringen.

• GMI-Drehgeber arbeiten darüber hinaus holistisch: Der Sensor tastet das Maßband nicht punktuell, sondern über die gesamten 360 Grad einer Umdrehung ab. Dadurch ist er weitgehend unempfindlich gegenüber Ungenauigkeiten wie Exzentrizitäten oder einem Versatz zwischen Sensor und Maßband.

• Als Echtzeit-Encoder liefert er zudem eine Ausgangsposition, die unabhängig von einer Berechnungszeit ist: Er kann die aktuelle Position bei jeder Abfrage unmittelbar und ohne Zeitunsicherheit (Jitter) an die Steuerung übertragen. Damit bieten GMI-Encoder sowohl bei niedrigen als auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten eine gleichbleibend hohe Präzision. Damit eignen sie sich besonders gut für Anwendungen, die eine Geschwindigkeits- oder Drehmomentregelung benötigen.

Zum Einsatz kommen Flux-Encoder beispielsweise als Last- und Motor-Encoder in Gelenken von Industrierobotern und Cobots, außerdem in Werkzeugmaschinen der neuesten Generation oder in Torquemotoren. Mit ihrer besonderen Genauigkeit und Wiederholbarkeit spielen sie auch in anspruchsvollen Fertigungsprozessen eine große Rolle, etwa bei der Herstellung von Halbleitern. Mit ihrer geringen Masse sind sie ebenfalls ideal geeignet für Anwendungen in kreiselstabilisierten, kardanischen Halterungen für Kameras oder Messinstrumente, sogenannten Gimbals, die an Drohnen oder bemannten Luftfahrzeugen montiert werden können.

Sensorik

Induktive Sensoren – Aufbau, Funktion, Anwendung

Um die jeweils passende Lösung für Antriebe, Sensorik und Automatisierung zu finden, ist Servotecnica seit jeher kompetenter Ansprechpartner. Die GMI- und induktionsbasierten Encodern von Flux eröffnen Kunden und Partnern von Servotecnica ein weiteres Feld mit zahlreichen, teils bahnbrechenden neuen Möglichkeiten.

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