DER KONSTRUKTEUR 6/2020

SENSORTECHNIK
03 Die Winkelmessgeräte mit optischer Abtastung RCN und ECA
weisen wesentlich geringere Abweichungen der tatsächlichen von
der gewünschten Position auf als die magnetischen (ECM) und
induktiven (WMxA) Winkelmessgeräte
SPECIAL
02 Die Thermografieaufnahme oben zeigt die geringere Motortemperatur
bei der Positionssteuerung mit einem optischen Winkelmessgerät,
unten dazu im Vergleich die höheren Temperaturen bei
einem nicht-optischen Winkelmessgerät
hat Heidenhain die Kriterien der ISO 230-2 um die dynamische
Positioniergenauigkeit (D) erweitert. In Anlehnung an die ISO 230-2
werden wieder Messungen während fünf Umdrehungen des Rundtisches
im Uhrzeigersinn und fünf Umdrehungen des Rundtisches
gegen den Uhrzeigersinn vorgenommen. Allerdings wird
jetzt kontinuierlich mit einer Abtastrate von 5 kHz bei einer Verfahrgeschwindigkeit
von 20 min -1 gemessen.
Diese Messung der dynamischen Positioniergenauigkeit ergibt,
dass das induktive Winkelmessgerät (WMxA) bei der erreichbaren
Bahngenauigkeit besonders starke Abweichungen aufweist. Sie
resultieren aus dem induktiven Abtastverfahren, das ein geschwindigkeitsabhängiges
Genauigkeitsverhalten mit sich bringt. Dagegen
bestehen bei den optischen Geräten (RCN und ECA) auch in Bewegung
kaum Abweichungen zwischen tatsächlicher und gewünschter
Position. Das magnetische Winkelmessgerät (ECM) bildet das
Mittelfeld ohne extreme Abweichungen.
DEN MOTOR SCHÜTZEN – SICHER BEARBEITEN
Torquemotoren wie der in der Demo-Einheit eingesetzte Motor von
Etel verfügen über eine besonders hohe Leistung bei sehr kompaktem
Bauraum. Damit einher geht in bestimmten Bearbeitungssituationen
eine große Überhitzungsgefahr, wenn aufgrund einer
unsymmetrischen Stromverteilung in den Wicklungen die Temperatur
einer einzelnen Wicklung sprunghaft ansteigt. Eine applikationsnahe
Digitalisierung von Sensorinformationen zur Temperaturentwicklung
und die dementsprechende Übertragung dieser Informationen
an die Steuerung bieten hier intelligenten Motorschutz
für hohe Prozesssicherheit. Vor allem die optimierte Auswertbarkeit
der Informationen erhöht die Sicherheit und Effizienz der
Bearbeitungsprozesse.
Die Sensorbox EIB 5200 von Heidenhain überwacht alle
drei Wicklungen des Motors und macht die Temperaturdaten
direkt nutzbar. Dazu wird die Sensorbox in unmittelbarer Nähe
zum Motor eingebaut und zwischen Winkelmessgerät und Maschinensteuerung
eingeschleift. Wenn – wie beim eingesetzten
Etel-Torquemotor – das thermische Motormodell bekannt und
hinterlegt ist, detektiert die Sensorbox einen sprunghaften Temperaturanstieg
sehr schnell, vermeidet eine Beschädigung der
Motorwicklungen und bietet einen umfassenden Motorschutz
vor Überhitzung.
Die richtige Wahl des Messgerätes und eine intelligente Nutzung
der vielfältig vorhandenen Daten aus dem Bearbeitungsprozess
sind also entscheidend für die Sicherheit, Stabilität und Genauigkeit
von Fertigungsprozessen. Das Wissen um die spezifischen
Eigenschaften unterschiedlicher Messgerätetypen hilft dem Konstrukteur
und dem Entwickler, das für seine Applikation bestgeeignete
Winkelmessgerät auszuwählen. Denn bei dieser Auswahl geht
es schließlich nicht nur um Dynamik und Genauigkeit. Konstrukteur
und Entwickler müssen auch die konstruktiven Gegebenheiten
wie Wellendurchmesser oder Einbausituation und natürlich die
Wirtschaftlichkeit im Auge behalten.
Bilder: Dr. Johannes Heidenhain GmbH
www.heidenhain.de
38 DER KONSTRUKTEUR 2020/06 www.derkonstrukteur.de