Magnetische Multiturn-Encoder steigern das Leistungsvermögen von Stepper-Motoren

Für die Ende 2018 auf der SPS in Nürnberg gelaunchten Stepper Kits, die sich schnell und sicher in marktgängigen Schrittmotoren installieren lassen und deren Performance näher an deutlich aufwändigere Servoantriebe heran bringen, hat POSITAL gezielt das Schnittstellenangebot erweitert. Ab sofort gibt es die gleichermassen praktischen wie kostengünstigen Motorfeed-Kits, die neben absoluten Positionsdaten auch komplett energie-autarke Multiturn-Funktionalität liefern, nicht nur mit dem BiSS C-Interface für die bidirektionale Kommunikation, sondern auch mit der synchron-seriellen SSI-Schnittstelle. Beide sind ‚Open Source’-Interfaces, die sich über einfache Computer auslesen lassen. „Mit der Schnittstellenerweiterung stellen wir unsere Stepper Kits, die mit robuster Magnettechnik und dem Wiegand-Harvester zur batterielosen Versorgung des Rotationszählers aufwarten, auf eine deutlich breitere Basis“, unterstreicht Jörg Paulus, Europa-Chef von POSITAL. „Wir wollen es den Usern von Schrittmotoren noch einfacher machen, sich für unsere Montage-Kits zu entscheiden, die gezielt auf den Nachrüstmarkt ausgerichtet sind und viel Performance für kleines Geld bieten.“

• Einfache Umstellung zur absoluten Positionsbestimmung durch mechanischen Drop-In Ersatz
• Gleiche Abmessungen wie die gängigen Inkremental Kit Encoder anderer Hersteller
• Jetzt mit SSI und BISS C-Kommunikationsschnittstellen verfügbar
• Unterschiedliche Nabendurchmesser von 4 bis 10 mm (und 1/4 bis 3/8 Zoll)
• Durch magnetische Technologie im allgemeinen robuster als optische Messsysteme
• Verbesserte Anschlussmöglichkeit mit M12 Steckern

Schrittmotoren gehören zu den populärsten Basis-Komponenten, wenn es um offene Regelkreise zur Positionssteuerung geht. Die kompakt und simpel aufgebauten Gleichstrommotoren haben einen breiten Anwendungsbereich. Im industriellen Umfeld werden sie etwa für klassische Positionieraufgaben in Maschinen oder für Pick & Place-Prozesse mit hoher Geschwindigkeit genutzt. Gegenüber Servomotoren, die das Highend-Segment bei E-Antrieben darstellen, fallen Schnittmotoren deutlich schlichter aus. Dies erklärt auch den eklatanten Preisunterschied: Im Schnitt sind Servomotoren um den Faktor 10 teurer! Während Schrittmotoren prinzipiell ohne Feedback-System positionieren können, kommen hier schon länger einfache optische Inkrementalgeber zum Zug. Diese Low Cost-Encoder gleichen typische Schwachstellen aus. Durch das Erfassen und Bereitstellen von Winkelwerten kompensieren sie etwa Schrittverluste, die durch zu hohe Lastmomente entstehen und zu ungenauer Positionierung führen können.

„Mit den magnetischen Kits gehen wir weit über das hinaus, was Inkremental-Kits bislang im Stepper-Bereich zu bieten hatten“, so Paulus. „Unsere Feedback-Systeme garantieren Absolut- und Multiturn-Funktionalität in einem energieautarken, batterielosen und von Rechenpower getriebenen Gesamtpaket, das die Performance von Schrittmotoren deutlich anhebt.“ Das Ergebnis reicht von besserem Rundlauf über mehr Transparenz bei den Steuerungsprozessen bis zu mehr Qualität bei der eigentlichen Positionieraufgabe. Bei den Stepper Kits, die mit 17 Bit Singleturn- und 16 Bit Multiturn-Auflösung aufwarten, sind sämtliche Komponenten in einem kompakten Elektronikpaket (d: 37 mm) untergebracht. Ein paar Handgriffe genügen, um das Kit – nebst kleinem Permanentmagnet, der auf der Welle fixiert wird – im Motor zu montieren. Während die Hall-Sensoren über das rotierende Magnetfeld die Singleturn-Position erfassen, werden die Umdrehungen über einen energieautarken Rotationszähler festgehalten.

Die von POSITAL seit Jahren als Alternative zu optischen Systemen forcierte magnetische Abtasttechnik entpuppt sich auch bei den Stepper Kits als Plus. Die kontaktfreie Messtechnik verfügt über keinerlei bewegliche Teile, ist stoss- und vibrationsresistent und lässt sich auch von Schmutz oder Feuchtigkeit nicht aus dem Takt bringen. Stark ist auch die integrierte elektronische Kalibrierfunktion. Es reicht, die Motorwelle kurz mit konstanter Geschwindigkeit zu drehen. Dabei werden die für jeden Motor individuellen Eigenheiten erfasst und in der Software hinterlegt. Konzipiert sind die Kits so, dass sie sich in gängigen Schrittmotoren installieren lassen. Dabei greifen die Vorgaben des US-Verbandes NEMA, die traditionell die Normung bei Stepperantrieben bestimmen. Footprint und mechanische Anbindung sind so ausgelegt, dass die Kits als direkter Drop-In-Ersatz für klassische Inkremental-Encoder genutzt werden können. Aus dem Stand ermöglichen sie das Aufrüsten von Schrittmotoren zu absoluter Positionssteuerung bei gleichzeitiger Multiturn-Fähigkeit – ein echtes Novum im Markt!