Rahmenlos und holistisch: patentierte Encoder für Schleifringe, Motoren und Robotik
Servotecnica und FLUX kooperieren bei der Entwicklung innovativer Drehgebertechnologie
27. Oktober 2021, 08:00 Uhr · Quelle: Pressebox
Raunheim (Frankfurt), 27.10.2021 (PresseBox) - Die österreichische FLUX GmbH entstand mit dem Ziel, Encoder und Messsysteme basierend auf neuen Technologien zu entwickeln, die höhere Leistung und Flexibilität als marktverfügbare Encoder bieten. Der GMI-Effekt (Giant Magnetic Impedance) ist ein bekanntes physikalisches Phänomen, das jedoch bisher nicht für eine Positionsbestimmung verwendet wurde. Mit Servotecnica steht FLUX ein kompetenter Partner für Markterschließung, Anwendungstechnik und Vertrieb zur Seite.
Das FLUX-Gründerteam besteht aus erfahrenen Ingenieuren, die jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Drehgebern und Messgeräten auf Basis verschiedener physikalischer Prinzipien haben. Mit der GMI-Technologie nutzen sie die Eigenschaften des Giant Magnetic Impedance-Effektes. Dieser besagt, dass ein GMI-Material seine Impedanz ändert, wenn es einem externen Magnetfeld ausgesetzt wird. Das hat Auswirkungen auf den sogenannten Skin-Effekt, der durch Anlegen eines Wechselstromes im GMI-Material hervorgerufen wird. Dadurch kann ein Signal in Abhängigkeit von der Position zwischen dem Sensor (GMI-Folie) und dem externen Magnetfeld (Maßband) generiert werden. In einen praxistauglichen Drehgeber überführt bietet dieses Prinzip einen enormen Mehrwert für Anwender und OEMs.
Vorteile gegenüber bisherigen Absolutwert-Drehgebern
Die GMI-Technologie unterscheidet sich zu den bisherigen Messprinzipien unter anderem dadurch, dass keine Positionshysterese-Effekte zu beobachten sind. Außerdem funktioniert das Messprinzip in einem größeren Arbeitsbereich und bietet ein ausgezeichnetes Signal-Rausch-Verhältnis. Dadurch ergeben sich vergleichsweise große Montagetoleranzen in Kombination mit hoher Auflösung im gesamten Arbeitsbereich. Hinzu kommt, dass die eigentliche Sensortechnik so kompakt ist, dass der Encoder auch in engsten Einbauräumen integriert werden kann, beispielsweise in Cobot-Gelenken. Außerdem wird durch die rahmenlose Ausführung des Drehgebers keine zusätzliche parasitäre Reibung ins System eingebracht. Gekapselte Systeme sind hingegen meist deutlich schwerer und bringen zusätzlich Haft- und Rollreibung in die Drehachse ein.
Eigenschaften eines holistischen Echtzeit-Encoders
Der GMI-Drehgeber arbeitet holistisch. Das bedeutet, dass der Sensor das Maßband über die gesamten 360° einer Umdrehung abtastet. Im Gegensatz zu einer punktuellen Abtastung ist der GMI-Drehgeber dadurch sehr robust gegenüber Ungenauigkeiten wie Exzentrizitäten oder einem Versatz zwischen Sensor und Maßband. Als Echtzeit-Encoder liefert er darüber hinaus eine Ausgangsposition, die nicht von einer Berechnungszeit abhängig ist. Der Encoder ist bei jeder Positionsabfrage bereit die aktuelle Position unmittelbar und ohne Zeitunsicherheit (Jitter) an die Steuerung zu übertragen. Ein Echtzeit-Encoder von FLUX bietet somit die gleiche Genauigkeit bei niedrigen und bei sehr hohen Geschwindigkeiten. Deshalb eignen sich die Drehgeber auch besonders gut für Anwendungen, die eine Geschwindigkeits- oder Drehmomentregelung benötigen.
Anwendungsgebiete der FLUX-Encoder
Auch für Roboteranwendungen aller Art, beispielsweise für kompakte und schlanke Cobots, können Sie als Last- und Motor-Encoder verwendet werden. Ebenso praktisch stellen sich ihre Vorteile in Schleifringen und Motoranwendungen dar, beispielsweise in bürstenlosen Gleichstrommotoren oder Schrittmotoren. Hier kann Servotecnica von der Entwicklungskooperation profitieren. Auch Werkzeugmaschinen oder sogenannte „Gimbals“, die in Kameraaufhängungen und Drohnen die bewegte Kamera ruhig halten sollen, sind optimale Einsatzbereiche. Die ersten marktreifen Ausführungen der FLUX-Encoder sind bereits auf dem Markt verfügbar und werden erfolgreich in Anwendungen zur Positions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentregelung eingesetzt.
Das FLUX-Gründerteam besteht aus erfahrenen Ingenieuren, die jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Drehgebern und Messgeräten auf Basis verschiedener physikalischer Prinzipien haben. Mit der GMI-Technologie nutzen sie die Eigenschaften des Giant Magnetic Impedance-Effektes. Dieser besagt, dass ein GMI-Material seine Impedanz ändert, wenn es einem externen Magnetfeld ausgesetzt wird. Das hat Auswirkungen auf den sogenannten Skin-Effekt, der durch Anlegen eines Wechselstromes im GMI-Material hervorgerufen wird. Dadurch kann ein Signal in Abhängigkeit von der Position zwischen dem Sensor (GMI-Folie) und dem externen Magnetfeld (Maßband) generiert werden. In einen praxistauglichen Drehgeber überführt bietet dieses Prinzip einen enormen Mehrwert für Anwender und OEMs.
Vorteile gegenüber bisherigen Absolutwert-Drehgebern
Die GMI-Technologie unterscheidet sich zu den bisherigen Messprinzipien unter anderem dadurch, dass keine Positionshysterese-Effekte zu beobachten sind. Außerdem funktioniert das Messprinzip in einem größeren Arbeitsbereich und bietet ein ausgezeichnetes Signal-Rausch-Verhältnis. Dadurch ergeben sich vergleichsweise große Montagetoleranzen in Kombination mit hoher Auflösung im gesamten Arbeitsbereich. Hinzu kommt, dass die eigentliche Sensortechnik so kompakt ist, dass der Encoder auch in engsten Einbauräumen integriert werden kann, beispielsweise in Cobot-Gelenken. Außerdem wird durch die rahmenlose Ausführung des Drehgebers keine zusätzliche parasitäre Reibung ins System eingebracht. Gekapselte Systeme sind hingegen meist deutlich schwerer und bringen zusätzlich Haft- und Rollreibung in die Drehachse ein.
Eigenschaften eines holistischen Echtzeit-Encoders
Der GMI-Drehgeber arbeitet holistisch. Das bedeutet, dass der Sensor das Maßband über die gesamten 360° einer Umdrehung abtastet. Im Gegensatz zu einer punktuellen Abtastung ist der GMI-Drehgeber dadurch sehr robust gegenüber Ungenauigkeiten wie Exzentrizitäten oder einem Versatz zwischen Sensor und Maßband. Als Echtzeit-Encoder liefert er darüber hinaus eine Ausgangsposition, die nicht von einer Berechnungszeit abhängig ist. Der Encoder ist bei jeder Positionsabfrage bereit die aktuelle Position unmittelbar und ohne Zeitunsicherheit (Jitter) an die Steuerung zu übertragen. Ein Echtzeit-Encoder von FLUX bietet somit die gleiche Genauigkeit bei niedrigen und bei sehr hohen Geschwindigkeiten. Deshalb eignen sich die Drehgeber auch besonders gut für Anwendungen, die eine Geschwindigkeits- oder Drehmomentregelung benötigen.
Anwendungsgebiete der FLUX-Encoder
Auch für Roboteranwendungen aller Art, beispielsweise für kompakte und schlanke Cobots, können Sie als Last- und Motor-Encoder verwendet werden. Ebenso praktisch stellen sich ihre Vorteile in Schleifringen und Motoranwendungen dar, beispielsweise in bürstenlosen Gleichstrommotoren oder Schrittmotoren. Hier kann Servotecnica von der Entwicklungskooperation profitieren. Auch Werkzeugmaschinen oder sogenannte „Gimbals“, die in Kameraaufhängungen und Drohnen die bewegte Kamera ruhig halten sollen, sind optimale Einsatzbereiche. Die ersten marktreifen Ausführungen der FLUX-Encoder sind bereits auf dem Markt verfügbar und werden erfolgreich in Anwendungen zur Positions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentregelung eingesetzt.
