Eine neue Generation linear Feedbacksysteme

Eine neue Generation linear Feedbacksysteme von Lika Electronic

Von: Lika Electronic  05.08.2011
Keywords: Elektromechanische Komponenten und Geräte, Messsysteme, Sensoren

Kompakter – präziser - vielseitiger einsetzbar: Die Linearsensoren der neuen Baureihe SMx von Lika Electronic arbeiten mit modernster Magnettechnik, die auch bei hochdynamischen Linearmotoren ein präzises Positions- und Geschwindigkeitsfeedback sicher gewährleistet.


Der moderne Maschinenbau und hier besonders der Bereich der sich rasant weiter entwickelnden Pick&Place-Maschinen, setzen in immer schnellerer Folge neue Standards bezüglich Geschwindigkeit und Präzision, um die ständig steigenden Anforderungen Ihrer Kunden bezüglich Rentabilität, Miniaturisierung und Qualitätssicherung erfüllen zu können.

Anwendungen, bei denen die Faktoren Geschwindigkeit, Beschleunigung, Schubkraft und Positionierungspräzision höchste Priorität haben, und die darüber hinaus einen größtenteils verschleiß- und wartungsfreien Antrieb erfordern, machen Linearantriebe immer mehr zur ersten, bei ausgesprochen dynamischen Bearbeitungen sogar zur obligatorischen Wahl. Im Rahmen dieser Anwendungen, insbesondere dort, wo nicht nur eine Senkung der Zykluszeiten erforderlich ist (häufig unter einer halben Sekunde), sondern wo auch exzellente Werte in der Präzision erreicht werden müssen, zeigen Linearantriebe, dass sie zu wahren Höchstleistungen fähig sind, die bei konventionellen Linearsystemen undenkbar wären.

Natürlich ist die Erbringung solcher Leistungen eng verbunden mit der Effizienz der einzelnen Bauteile und der Qualität der verarbeiteten Werkstoffe: Die Dynamik dieser Linearsysteme erfordert äußerst robuste Führungen; ihre Geschwindigkeit- und Beschleunigungsfähigkeit erfordern ebenso leistungsstarke Servocontroller, die wiederum auf ebenso leistungsfähige Positions- und Geschwindigkeitsfeedbacksysteme angewiesen sind.


Um die Anforderungen dieses sich rasch wandelnden und ständig expandierenden Marktes und seiner immer höheren Standards erfüllen zu können, hat Lika Electronic eine neue Baureihe berührungsloser Linearsensoren entwickelt. Diese Sensoren stehen für die modernste Technik, die der Markt bei magnetischen Wandlern aktuell zu bieten hat.


Die Sensoren zeichnen sich durch ein äußerst kompaktes Design und geringste Abmessungen aus. So ist z.B. der Sensor SMSR (Bild 1) mit seinen Abmessungen von nur 25 x 8,5 x 15 mm, der zur Zeit kleinste auf dem Markt angebotene magnetische Wegsensor. Das robuste und leichte Aluminiumgehäuse der neuen Sensoren, das die neue, nochmals weiter miniaturisierte Verdrahtung vollständig umschließt, ist in die Schutzart IP67 eingestuft. Es schützt die Sensoren sicher vor Feinstäuben, Ölen und Fetten, Strahlwasser sowie den gängigen Chemikalien. Diese Robustheit erlaubt den Einsatz der Sensoren auch in hoch aggressiven und stark kontaminierten Industrieumgebungen. Ihre ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber starken Schwingungen und Thermoschocks (Betriebstemperatur -25°C und +85°C), sowie ihr berührungsloser Betrieb, der vollständig verschleißfrei und auch langfristig sehr zuverlässig ist, macht die Linearsensoren der Baureihen SMx zur vorteilhaften und kostengünstigen Alternative zu den wesentlich empfindlicheren optischen Sensoren.


Die Sensoren der Baureihe SMx sind gezielt als Feedbacksysteme für Linearmotoren und andere Systemen mit ähnlich ausgesprochen dynamischen und präzisen Bewegungen entwickelt worden. Sie sind als Inkremental- und Absolutversionen mit einer Vielzahl von Schnittstellenlösungen erhältlich, die die Einsatzflexibilität noch weiter erhöhen.


Unsere Entwicklungsingenieure konzentrierten sich bei ihrer Arbeit vor allem auf die Entwicklung der neuen Abtast- und Auswertelektroniken. Dank des doppeltlesenden, magnetoresistiven Sensors, wird heute auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten und Auflösungen von bis zu 0,5 µm, eine größere Genauigkeit, eine geringere Nachregelung sowie bessere Werte bei der Klarheit, Präzision und Sicherheit der Ausgangssignale erreicht. Bis zu einer maximalen Geschwindigkeit von 8 m/s werden die Signalen sicher erfasst und verarbeitet.

Durch die Integration der automatischen Verstärkungsregelung (AGC) und der Offset-Korrektur (AOC) ist ein zeitlich gleichbleibender Signalpegel und eine Minimierung des Zyklusfehlers unter sämtlichen Einsatzbedingungen gewährleistet. Das neue Magnetsystem erlaubt relativ große Montagetoleranzen und gestattet einen Leseabstand von bis zu 0,5 mm zwischen Sensor und Magnetband. Diese Werte ermöglichen eine bequeme, im Vergleich zu optischen Sensoren wesentlich weniger aufwendige Installation. Sie gewährleisten außerdem einen zuverlässigen Betrieb auch dann, wenn Ausrichtung und Parallelstellung des Sensors zum Magnetband nicht, oder nicht mehr optimal gegeben sind.

Die jetzt zum Einsatz kommenden neuen High-Flex-Kabel M8 und T12 eignen sich für die Verwendung in Energieführungsketten mit max. Geschwindigkeiten von bis zu 10 m/s und Beschleunigungen bis 6 m/s. Die Kabel sind für eine Betriebsdauer von mindestens 1 Million Zyklen getestet und freigegeben.


In der Inkrementalausführung der Feedbacksysteme werden die Sensorbaureihen SME mit digitaler und die Baureihe SMS mit analoger Schnittstelle angeboten, wobei beide Versionen Arbeitsgeschwindigkeiten bis max. 8 m/s erlauben.

Die analogen Sensortypen SMS11 (mit Index, oder Referenzsignal) und die Type SMS12 (mit Referenzsignal und integr. Endschaltern) werden in Verbindung mit dem inkremental codierten Magnetband MT10 benutzt. Die Polbreite dieses, wie alle unsere Magnetbänder aus einem speziellen Polymer-Ferrit-Verbund bestehenden Bandes, beträgt 1 mm.

Alle Sensoren der Version SMS stellen am Ausgang interpolierbare Sinussignale mit 1 Vss und 1000 µm Auflösung bereit.

Die inkrementalen Sensoren SME11 und SME12 liefern zwei um 90 Grad versetzte Rechtecksignale am Ausgang, wahlweise als Gegentakt (Push-Pull), oder als Line-Driver kompatibles Signal. Bei eingeschalteter Vierflankenerkennung des nachgeschalteten Controllers werden Auflösungen bis zu 0,5 µm erreicht.

Bereits in alle Sensoren integriert ist die Erzeugung eines Indexsignales, das analog zur Polbreite ausgegeben wird. Optional können die Sensoren mit einer weiteren Sensorzeile zur Erfassung eines externen Referenzpunktes ausgerüstet werden. Die hierfür notwendige Refernznocke kann an einem beliebigen Punkt seitlich des Magnetbandes installiert werden.

Die Sensoren verfügen über eine Diagnose-Led, eine Led zur Kontrolle des Referenzsignales, sowie zwei weitere Leds, die bei den Sensoren mit integr. Endschaltern das Erkennen der Min.- sowie der Max-Nocke signalisieren. Wie auch die Referenznocke, können die Nocken für die Endlagenerkennung an einer beliebigen Stelle des Magnetbandes seitlich montiert werden. Die Integration der Endlagenerkennung in den Sensor ermöglicht eine vereinfachte und damit kostengünstigere Installation.

Das Haupteinsatzgebiet der Sensoren sind numerischgesteuerte Maschinen, Werkzeugmaschinen allgemein, mehrachsige Roboter, sowie Textilmaschinen und die klassischen Maschinen der Holz-, Metall-, Naturstein- und Glasbearbeitung. Die inkrementalen Sensoren der Linepuls Baureihen eignen sich auf Grund der zur Zeit bis zu 100 m langen Magnetbänder aber auch für Anwendungen mit sehr großen Hubwegen, wie sie z.B. in der Lager- und Logistiktechnik zu finden sind.

Die Familie der Inkrementalsensoren wird sinnvoll durch das Modell SMSR ergänzt. Wie alle Sensoren der Baureihe SMS liefert es sinusförmige Ausgangssignale. Gegenüber den anderen Sensoren ist es zwar leicht funktionsreduziert, erlaubt auf Grund seiner kleiner Baugröße jedoch den Einsatz auch in extrem kompakten Anwendungen. Seine von allen Wandlern auf dem Markt geringsten Abmessungen machen ihn besonders interessant für den Einbau in Handhabungsgeräte, Anwendungen des Typs “Pick & Place“, für die Bestückungsautomaten der Halbleiterindustrie, Drucker, sowie elektromedizinische Instrumente und Messgeräte.


Für alle Anwendungen bei denen die absolute Achsposition benötigt wird, bietet Lika Electronic eine Lösung mit den Absolutsensor SMA1. In Verbindung mit dem absolut-codierten Magnetband MTA1 ermöglicht der Sensor die Messung linearer Distanzen von bis zu 5,1 m und das bei einer maximalen Geschwindigkeit von 5 m/s und einer programmierbaren Auflösung von max. 5 µm.

Der Absolutsensor SMA1 kann für sich in Anspruch nehmen, derzeit der einzige auf dem Markt erhältliche Magnetsensor zu sein, der schon mit der Digitalschnittstelle BISS und den Protokollen -B und -C ausgestattet ist und somit eine höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit erlaubt. BiSS ermöglicht der übergeordneten Steuerungselektronik via Schnittstelle die Einstellung der Sensorauflösung und der Zählrichtung, den Nullpunktabgleich und beinhaltet außerdem die Integration erweiterter Diagnosefunktionen.

Alternativ ist der Sensor SMA1 auch mit SSI-Schnittstelle erhältlich. Neben der absoluten Position stellt SMA1 als Geschwindigkeistfeedback außerdem interpolierbare Sinus/Cosinus-Signalemit dem typischen Pegel 1 Vss bereit.


Besondere Anstrengungen hat Lika Electronic gleichfalls bei der Weiterentwicklung des Magnetbandes verwendet. In der inkremental codierten Version kann es eine fast nur durch die Handhabbarkeit begrenzte Ausdehnung haben. Das Band ist relativ unanfällig gegen externe Einflüsse, kann sehr einfach über einen Klebestreifen am Linearmotor angebracht werden und ist deshalb sehr installationsfreundlich im Vergleich zu anderen linearen Systemen. Um zu verhindern, dass Späne oder Abrieb den Spalt zwischen Sensor und Magnetband blockieren, sind die neuen Sensoren zudem mit Gummiabstreifern ausgestattet, welche die Oberfläche des Magnetbandes sauber halten.


Wie alle Lika-Produkte garantieren die neuen Sensoren Qualität und Zuverlässigkeit. Sie zeichnen sich aus durch ihre hervorragende Präzision selbst bei hohen Geschwindigkeiten, durch ihre Robustheit, ihre Störfestigkeit, die einfache Installation, ihre Wartungsfreiheit und niedrige Kosten.

Keywords: Electronic, Elektromechanische Komponenten und Geräte, Encoder, Encoder Absolute, Encoder Incremental, Lineare Messtechnik, LineareLängenmesssysteme, Magnetische Messsysteme, Messsysteme, Sensoren, Sensortechnik,

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