Messsystem Wenn's auch absolut geht: Weg- und Winkelmesssysteme als Feedbacklösung

Redakteur: Sariana Kunze

Mit der Baureihe BML bietet Balluff robuste, genau und schnell arbeitende absolute Weg- und Winkelmesssysteme als Feedbacksysteme, die sich zum Anbau oder zur direkten Integration in Antriebs- und Positioniersysteme eignen. Die magnetcodierten absoluten Messsysteme in Permagnet-Nonius-Technologie sind zudem für rotative Anwendungen als offener Kit zur vollen Integration einsetzbar.

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Prinzipieller Aufbau eines absoluten Motor-Feedback-Systems mit Single-Chip Auswertung für SSI, BISS-C incl. SIN/COS und ABZ.
Prinzipieller Aufbau eines absoluten Motor-Feedback-Systems mit Single-Chip Auswertung für SSI, BISS-C incl. SIN/COS und ABZ.
(Bild: Balluff)

Sofortige Einsatzbereitschaft beim Einschalten, kein Positionsverlust bei ungeplanten Stopps, schnelles Anfahren auch bei komplizierten Mehrachsapplikationen – das sind Beispiele für die Vorzüge absoluter Messsysteme. Lineare Ausführungen der magnetcodierten Systeme kommen schon lange bei der Positionsüberwachung der x-, y, und z-Achsen in Werkzeugmaschinen oder in Direktantrieben von Pick & Place-Automatisierungssystemen zum Einsatz. Sie stellen zudem eine kostengünstige und robuste Alternative zu Glasmaßstäben dar. Auch findet man sie in vollelektrischen Mikrospritzgießsystemen, wo sie beim Plastifizierungsvorgang Einspritzmenge und Druckhaltung präzise kontrollieren.

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Magnetcodierte Weg- und Winkelmesssysteme setzen sich aus einem Sensorkopf und einem magnetisch codierten Magnet-Maßkörper, zusammen, den es sowohl in linearer als auch rotativer Ausführung gibt. Der Sensorkopf gleitet in einem Abstand von bis zu 2 mm über den mit wechselnder Polarität magnetcodierten Maßkörper. Da die Systeme magnetisch und berührungslos arbeiten, sind sie auch unempfindlich gegenüber Temperaturwechsel und Verschmutzung, z.B. durch Staub und Öl oder Verschleiß.

Mit Permagnet-Nonius-Technologie die Speicherkapazität erhöhen

Die Permagnet-Nonius-Technologie, die erstmals bei der Weiterentwicklung von Festplattenspeicher eingesetzt wurde, erlaubte eine dichtere Packung von Bits, mit der eine signifikante Erhöhung der Speicherkapazität erreicht wurde. Durch die senkrechte (perpendikular = senk-, lotrecht) Anordnung der Nord-/Südpole wird eine gleichmäßige und konzentrierte Ausrichtung der Elementarmagnete erreicht. Durch die konzentrierte Ausrichtung der Magnetfelder können die Übergänge der Pole extrem genau abgetastet werden, was eine hohe Messqualität bewirkt. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, die mit longitudinaler (in Längsrichtung) Magnetisierungstechnologie gefertigt sind, zeichnen sich die BML-Systeme mit Permagnet-Maßkörper durch eine extrem hohe Störsicherheit, niedrige Hysterese und minimale Linearitätsabweichung aus. Sie sind als Code-Scheiben für rotative Bewegungen und in Bandform als selbst konfektionierbare Rollenware bis 48.000 mm für lineare Bewegungen in absoluter und inkrementeller Ausführung verfügbar.

In rotative Anwendungen einfach integrieren

Mit dem BML Encoder-Kit „Disc 30“ von Balluff verfügen Konstrukteure über eine hochgenaue absolute Feedbacklösung, die sich einfach direkt in Motoren und Aktoren integrieren lässt. Das BML Permagnet Encoder-Feedback ist eine Alternative zu herkömmlichen magnetischen oder optischen Lösungen zur präzisen Regelung von Motoren und Antrieben. Das Besondere: Die Lösung für rotative Anwendungen hat einen geringen Platzbedarf, der je nach Design des Aufbaus bei lediglich 12 bis 20 mm in der Länge und 30 mm im Durchmesser liegt. Erwähnenswert ist, auch im Vergleich zu optischen Systemen, der große Luftspalt von bis zu 0,5 mm zwischen Codescheibe und Auswerteelektronik. Er schlägt sich z.B. bei der Serienproduktion von Motoren und Aktoren in einer flexibleren und damit vereinfachten Montage, direkten Kosteneinsparungen und somit auch in Wettbewerbsvorteilen nieder. Wer nun vermutet, dass sich die moderaten Montagetoleranzen und der große Abstand zwischen Codescheibe und Auswerteelektronik (< 0,5mm) negativ auf die Systemgenauigkeit auswirken, hat sich geirrt, so Balluff. Die Lösung erreicht eine Systemgenauigkeit von < 0,2° bei bis zu 17 bit Auflösung. Kern der magnetischen Abtastung und Signalerzeugung ist eine vollintegrierte Single-Chip Lösung. Die Positionsdaten werden in Echtzeit erzeugt und über antriebstechnisch-typische Schnittstellen in absoluter Form als SSI- oder bidirektionale BISS-C Schnittstelle zur Verfügung gestellt. Zusätzlich stehen auch die inkrementellen SIN/COS analog und ABZ-Signale bereit.

Mit Evaluation-Kit die optimale Lösung ableiten

Außer dem BML Encoder-Kit bietet Balluff auch einen Evaluation-Kit an. Er beinhaltet ein Permagnet perpendikular magnetisiertes, absolutes Winkelmesssystem mit hoher Systemgenauigkeit. Es bietet viele serielle (absolute) und inkrementelle Schnittstellen zur Anbindung an verschiedenste Regelungssysteme. Laut Balluff gestaltet sich die Handhabung einfach. Adaptiert an den Antrieb kann der Anwender mit Hilfe des sogenannten BISS-USB-Adapters und einer bereitgestellten Evaluation-Software erforderliche Systemtests durchführen und daraus seine individuelle optimale Lösung ableiten.

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