Hochdynamische Präzision

Andreas RießProduktmarketing, Heidenhain, Traunreut

An immer mehr Produktionsstrecken verlassen die Roboter ihre Käfige und arbeiten Hand in Hand mit dem Menschen. Um Gefahren sicher auschließen zu können, muss die Sicherheit der mechanischen Helfer entsprechend hoch ausgelegt sein. Das gilt auch für kleine Bauteile wie einen Drehgeber. Daher unterstützen die lagerlosen induktiven Drehgeber ECI/EQI 1100 mit 37 mm Durchmesser und ECI/EQI 1300 mit 65 mm Durchmesser den Sicherheits-Integritätslevel SIL 2, Kategorie 3 PL d. Mit Zusatzmaßnahmen in der Steuerung erreichen sie sogar SIL 3 und Kategorie 4 PL e. Ein zusätzlicher Vorteil ist in diesem Zusammenhang der mechanische Fehlerausschluss, der gegen das Lösen der Wellen- und Statoranbindung realisiert wurde. Mit diesem Sicherheitspaket können die induktiven Drehgeber auch in Systemen für die Mensch-Roboter-Kollaboration eingesetzt werden.

Außerdem sind sie besonders stark mit Vibrationen belastbar, sodass sie in Sachen Robustheit ihren optischen Pendants laut Herstelleraussage sogar überlegen sind. Die Robustheit gelte auch für elektromagnetische Einflüsse: Da die Drehgeber über die rein serielle En-Dat-Schnittstelle verfügen, können auch stark elektromagnetisch belastete Einsatzbereiche – etwa Schweißroboter in der Automobilindustrie – die Qualität und Sicherheit der Datenübertragung nicht beeinträchtigen.

Ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Eignung für eine bestimme Applikation ist die Systemgenauigkeit: Der induktive Drehgeber EQI 1131 weist gegenüber seinem Vorgänger EQI 1130 zwar verringerte kurzperiodische Messabweichungen auf, die höchste Genauigkeit bietet aber dennoch der optische Drehgeber EQN 1135.

Die Untersuchung des dynamischen Verhaltens im Regelkreis zeige laut Heidenhain, dass die erreichbare Dynamik nur von den eingestellten Reglerparametern abhängt. Die mit Drehgebern erzielbare große Bandbreite ermögliche daher Systeme, in denen nicht die Messgeräte, sondern die komplexen Regelstrecken die erzielbare Dynamik des Gesamtsystems limitieren.

Bei hochwertigen Servo- und Torquemotoren, wie sie etwa in modernen, elektrischen Kunststoff-Spritzgießmaschinen oder in der Verpackungsindustrie zum Einsatz kommen, spielt der Drehgebereinfluss die entscheidende Rolle für den Gleichlauf. Mit dem induktiven Drehgebern EQI 1131 unterscheide sich dieser nur geringfügig vom Niveau optischer Geräte. Ein Wechsel zwischen induktivem und optischem System gestaltet sich bei Bedarf recht einfach, die neuen induktiven Drehgeber ECI/EQI 1100 und ECI/EQI 1300 sind mechanisch und elektrisch anbaukompatibel zu den optisch abgetasteten, gelagerten Drehgebern der Baureihe ECN/EQN 1100 und ECN/EQN 1300. Zudem konnten bei den aktuellen Baureihen im Vergleich zur Vorgängergeneration die zulässigen mechanischen Anbautoleranzen stark erweitert werden, etwa um den Faktor Zwei bei der zulässigen Axialbewegung der Motorwelle.

Zusätzlich unterstützen die induktiven Drehgeber die Überwachung der Drehgeber- und Motortemperatur sowie der Anbautoleranzen. Die Drehgebertemperatur überwacht ein integrierter Temperatursensor, die Motortemperatur kann über einen externen Temperatursensor in der Motorwicklung ermittelt werden. Die Drehgeber werten beide Daten aus, die Nachfolge-Elektronik kann sie digital, ohne Unterbrechung des Regelzyklus über die En-Dat 2.2-Schnittstelle auslesen.