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7-2012

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Antriebe Platzsparender

Antriebe Platzsparender 18-Bit Opto-Encoder mit nur 1 µs Zykluszeit iC-LNB mit FlexCount: programmierbarer Absolut- und Inkrementalgeber auf nur ca. 8 x 7 mm Platinenfläche iC-LNB im 30-Pin optoBGA-Gehäuse von ca. 7 x 8 mm Der neue Baustein iC-LNB ist ein mehrkanaliger opto-elektronischer Abtaster, speziell für die Erfassung absoluter Positionsdaten für lineare Wegmesssysteme oder Drehwinkelgeber. Die besonders kleine Bauform wird durch die synchronisierte Abtastung eines 11-Bit Binär- Codes zuzüglich einer analogen Signalspur erreicht, die per Echtzeit-Interpolation ausgewertet wird und den Positionswert auf 18 Bit erweitert. Der Sensoranordnung von iC-LNB genügt eine Codebreite von nur 5,2 Millimetern, so dass kleinere Codescheiben oder größere Hohlwellen-Durchmesser möglich sind. Auch die LED-Beleuchtungseinheit wird deutlich kompakter; als passende Lichtquelle steht mit iC-SN85 eine besonders Energie-effiziente LED zur Verfügung. iC-LNB übernimmt die Beleuchtungsregelung und Überwachung; ein separater Alarmausgang zeigt einen etwaigen Beleuchtungsfehler an. Zur Korrektur der analogen Spursignale, die auch als differentielle Sinus- und Cosinus-Signale mit 1.024 Perioden über vier Ports ausgegeben werden, ist eine Abgleichmöglichkeit für Offset und Amplitude integriert. Per Signalkorrektur kann der Interpolationsfehler reduziert werden, um genauere Positionsdaten zu erhalten. Dank der FlexCount-Schaltung ist die Auflösung von iC- LNB frei programmierbar und erlaubt so die Ausgabe inkrementeller A/B/Z-Signale in beliebiger Pulszahl: 1 bis 65.536 Impulse sind wählbar. Die Ausgabe der Positionsdaten kann parallel erfolgen (bis 16 Bit) oder seriell über ein schnelles Schieberegister. Taktraten von 16 MHz sind hier möglich für Zykluszeiten unter 1 Mikrosekunde. Alternativ kann die zur Baustein-Konfiguration implementierte 3,3-V-kompatible SPI- Schnittstelle genutzt werden. iC- LNB arbeitet von 4 V bis 5,5 V im Einsatztemperaturbereich von -40 °C bis+110 °C. Bei 16-Bit-Auslösung sind alle Funktionen bis zur Maximaldrehzahl von 12.000 U/min verfügbar, bei 17 Bit bis 6.000 U/min und bei voller Auslösung von 18 Bit bis 3.000 U/min. Der Baustein kommt im 30-Pin optoBGA-Gehäuse mit bereits assemblierter Blende und benötigt nur ca. 7 mm x 8 mm Platz auf der Platine. Alternativ wird derzeit ein noch kleineres opto- QFN-Gehäuse mit nur 5 mm x 7 mm Kantenlänge qualifiziert. iC-LNB ergänzt das iC-Haus- Portfolio der absoluten Opto- Encoder durch seine mittlere Auflösung und Komplexität bei einfacher Bedienbarkeit über die SPI-Schnittstelle. Zur Bemusterung stehen LEDs, Codescheiben, ein Demo-Board sowie ein betriebsfertiges Mikrocontroller-Board zur Anbindung an den PC zur Verfügung. Weitere Informationen sind unter http://www.ichaus.de/iC-LNB zu finden. • iC-Haus GmbH www.ichaus.de Fließbandproduktion im Vakuum Eine besondere Herausforderung war eine Fließbandproduktion unter Vakuum mit 10 -6 mbar. Es galt eine vollautomatisierte Sandwichbestückung eines Trägers mit einer Präzisionsfolie und eines rückseitigen Gegenhalters in den Produktionsdurchlauf zu integrieren. Dabei muss die 1 m² große Folie mit einer Genauigkeit von ±20 µm zum Träger positioniert werden. Da die Position des Trägers variiert, kam für die Bestückung, die nicht länger als 10 Sekunden dauern durfte, nur ein Positioniersystem mit sechs Freiheitsgraden infrage. Für die gewünschten Verfahrwege von 50 mm in Bestückungsrichtung und 20 mm quer dazu empfahl sich aufgrund ihrer geringen Bauhöhe eine SpaceFab. Das für diesen Anwendungsfall von PImicCos entwickelte System kann ohne weiteres Lasten von 100 kg schwingungsarm, schnell und sehr präzise bewegen. Den Schlüssel dazu liefert eine ausgeklügelte Kombination aus Mechanik, Spindelsteigung und hoher Encoderauflösung. Für die notwendige Dynamik sorgen ebenfalls speziell für diese Anwendung entwickelte dreiphasige Servomotoren. Auch eine vakuumtaugliche Haltebremse wurde neu konstruiert, da die am Markt verfügbaren Lösungen den Anforderungen dieser Anwendung nicht genügten. • PI miCos GmbH www.pimicos.de 12 PC & Industrie 7/2012

Alle Servoachsen synchron Im „Interpolated Position Mode“ werden über den Feldbus in regelmäßigen Intervallen Lage-Istwerte an den Servoantrieb übermittelt, der diese im Takt des Lagereglers feininterpoliert. Auf diese Weise können mehrere Achsen synchronisiert und exakte Bahnkurven gefahren werden. Die Echtzeitfähigkeit der schnellen Feldbusse eröffnet weitere Möglichkeiten. Mit den Servoreglern TrioDrive D/xS und MidiDrive D/xS der neusten Generation können nun wahlweise Lageziele, Geschwindigkeiten oder Drehmoment-Sollwerte zyklisch synchron übertragen werden. Das ist sinnvoll im Zusammenspiel mit Steuerungen, die Regelungsaufgaben über mehrere Achsen hinweg selbst übernehmen. Die Übertragung der Sollwerte sowie optional Offset und Vorsteuerwerte erfolgt in festen Intervallen an alle Antriebe gleichzeitig, typischerweise alle 1 bis 4 Millisekunden. Auf diese Weise lassen sich Motion- Control-Anwendungen realisieren, bei denen es auf das exakte Zusammenspiel der einzelnen Achsen ankommt. Die Betriebsarten orientieren sich an IEC 6180072 sowie am CANopenProfil CiA 402. • ESR Pollmeier GmbH info@esrpollmeier.de www.esrpollmeier.de Antriebe HeiMotion Premium - Ein Baukastensystem mit 1000 Möglichkeiten Mit der neuen Servobaureihe HeiMotion Premium ist es Heidolph gelungen, einen umfangreichen und sehr flexiblen Servobaukasten für jeden denkbaren Einsatzfall zu entwickeln. Die Premiumbaureihe verfügt über 12 Leistungsabstufungen im Bereich von 50 bis 3750 Watt (M0: 0,18 bis 18,5 Nm), die mittels fünf eigenständigen und selbst entwickelten Motorschnitten in den Abmessungen 40, 60, 80, 100 und 130 mm realisiert werden. An Steckverbindern hat der Kunde die Wahl zwischen M23, Y-Tec oder Twintus und auch die vielen Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Geber stießen auf der SPS 2011 in Nürnberg auf großes Interesse. Denn neben der konsequenten Modularisierung des Antriebaufbaus bestand eine der konstruktiven Maßnahmen darin, für alle Motortypen eine einheitliche mechanische Anbindung für Resolver und Motorfeedback-Systeme zu entwickeln. Durch eine Standardisierung der Wellen und Gehäuseaufnahmen ist es gelungen sieben verschiedene Gebertypen auf ein und denselben Motor zu montieren. Des Weiteren besteht die Möglichkeit durch die Montage eines Wellendichtrings die Schutzart IP65 am gesamten Motor zu erreichen. Als Temperatursensor wurde im Standard ein KTY vorgesehen. Durch Verwendung des eigenen UL-Isolationssystems wird die komplette Baureihe cURus-approbiert werden. Qualität durch Erfahrung Im Inneren der Motoren findet man die gewohnte Qualität der Vorgänger-Baureihe „HeiMotion Compact“. Alle „HeiMotion“-Motoren verfügen über eine kompakte Wicklung und weisen eine 5-fache Überlastfähigkeit auf. Eine Entmagnetisierung erfolgt aufgrund der hochwertigen Magnetmaterialien (NdFeB-Seltenerdmagneten) erst bei 10-facher Überlast. Durch die Optimierung der Magnetgeometrie bzw. der Schnitttechnik sowie einer optimalen Formgebung der Spulenköpfe wird eine hohe Leistungsdichte bei äußerst geringem Bauraum erreicht. Dadurch lassen sich bei den Rastmomenten sehr kleine Werte erzielen. Dies führt zu einer ausgezeichneten Regelbarkeit und einem enorm hohen Wirkungsgrad von bis zu 94% auch bei niedrigen Drehzahlen. Optional sind alle Motoren auch mit einer speziell für die Baureihe entwickelten Ruhestrom-Bremse erhältlich. Stückzahl eins gewünscht? Die „HeiMotion Premium“- Baureihe wird mit einer hohen Variantenvielfalt auf dem europäischen Markt angeboten. Beabsichtigt war zunächst, dass die Servomotoren nur über Wiederverkäufer bzw. über Systemhäuser vermarktet werden. Doch durch die gleichzeitige und konsequente Einführung der Lean- Produktion mit einem sehr ausgeklügelten Kanbansystem, einem Supermarktlager und der eignen hohen Fertigungstiefe bis hin zur Verpackung, kann auch die Stückzahl eins ohne hohen Aufwand gefertigt werden. • Heidolph Elektro GmbH & Co. KG www.heidolph-elektro.de PC & Industrie 7/2012 13

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