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Jenseits der Möglichkeiten


Ein aktueller Artikel in der Zeitschrift "Konstruktionspraxis" beschreibt die Vorteile der GMI® Drehgebertechnologie und wie sie hilft, Ressourcen und Anwendungsbereiche zu optimieren.

News
Juli 2023

Exakt wie ein optischer, robust wie ein induktiver und ein Arbeitsbereich wie ein magnetischer Drehgeber: Die kompakten FLUX Encoder mit GMl-Technologie zur Positionsbestimmung bieten hohe Performance und Präzision.

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 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. Dieser Vorgang hat wiederum Auswirkungen auf den sogenannten Skin-Effekt, der durch das Anlegen eines Wechselstroms im GMI-Material hervorgerufen wird. Auf diese Weise kann ein Signal in Abhängigkeit von der Position zwischen Sensor (GMI-Folie) und Maß band (externem Magnetfeld) erzeugt werden. Das Prinzip hinter dem GMI-Effekt war zwar bereits seit längerem bekannt - doch bis zur Umsetzung von FLUX in einem Drehgeber war es noch nie zur Positionsbestimmung genutzt worden.

Überträgt man dieses Wissen auf die Herstellung eines Encoders - 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.

Position wird unmittelbar übermittelt

GMI-Encoder von FLUX bieten zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen zahlreiche weitere:

  • Das Messprinzip funktioniert 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 holistisch: Der Sensor tastet das Messband nicht punktuell, sondern über die gesamten 360 Grad einer Umdrehung ab. Dadurch ist er weitgehend unempfindlich gegenüber Ungenauigkeiten wie Exzentrizitäten oder einem Versatz.
  • 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.

Breite Anwendungspalette

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.

© Konstruktionspraxis



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