Das österreichische Unternehmen Flux entstand mit dem Ziel, Encoder und Messsysteme basierend auf der GMI-Technologie zu entwickeln. Bei Markterschließung, Anwendungstechnik und Vertrieb arbeiten sie künftig mit Servotecnica zusammen. Der Spezialist für mechatronische Antriebstechnik profitiert von der Entwicklungskooperation, denn die Flux-Encoder entfalten ihre Vorteile u.a. in Schleifringen und Motoranwendungen, beispielsweise in bürstenlosen Gleichstrommotoren oder Schrittmotoren. Der GMI-Effekt (Giant Magnetic Impedance) ist ein bekanntes physikalisches Phänomen, das jedoch bisher nicht für eine Positionsbestimmung verwendet wurde. Der Effekt besagt, dass ein GMI-Material seine Impedanz ändert, wenn es einem externen Magnetfeld ausgesetzt wird. Das hat Auswirkungen auf den sogenannten Skin-Effekt, der durch Anlegen eines Wechselstromes im GMI-Material hervorgerufen wird. Dadurch kann ein Signal in Abhängigkeit von der Position zwischen dem Sensor (GMI-Folie) und dem externen Magnetfeld (Maßband) generiert werden. In einen praxistauglichen Drehgeber überführt bietet dieses Prinzip einen Mehrwert für Anwender und OEMs.
Vorteile gegenüber bisherigen Absolutwert-Drehgebern
Die GMI-Technologie unterscheidet sich zu den bisherigen Messprinzipien unter anderem dadurch, dass keine Positionshysterese-Effekte zu beobachten sind. Außerdem funktioniert das Messprinzip in einem größeren Arbeitsbereich und bietet ein ausgezeichnetes Signal-Rausch-Verhältnis. Dadurch ergeben sich vergleichsweise große Montagetoleranzen in Kombination mit hoher Auflösung im gesamten Arbeitsbereich. Hinzu kommt, dass die eigentliche Sensortechnik so kompakt ist, dass der Encoder auch in engsten Einbauräumen integriert werden kann, beispielsweise in Cobot-Gelenken. Außerdem wird durch die rahmenlose Ausführung des Drehgebers keine zusätzliche parasitäre Reibung ins System eingebracht. Gekapselte Systeme sind hingegen meist deutlich schwerer und bringen zusätzlich Haft- und Rollreibung in die Drehachse ein.
Eigenschaften eines holistischen Echtzeit-Encoders
Der GMI-Drehgeber arbeitet holistisch. Das bedeutet, dass der Sensor das Maßband über die gesamten 360° einer Umdrehung abtastet. Im Gegensatz zu einer punktuellen Abtastung ist der GMI-Drehgeber dadurch sehr robust gegenüber Ungenauigkeiten wie Exzentrizitäten oder einem Versatz zwischen Sensor und Maßband. Als Echtzeit-Encoder liefert er darüber hinaus eine Ausgangsposition, die nicht von einer Berechnungszeit abhängig ist. Der Encoder ist bei jeder Positionsabfrage bereit die aktuelle Position unmittelbar und ohne Zeitunsicherheit (Jitter) an die Steuerung zu übertragen. Ein Echtzeit-Encoder von Flux bietet somit die gleiche Genauigkeit bei niedrigen und bei sehr hohen Geschwindigkeiten. Deshalb eignen sich die Drehgeber auch besonders gut für Anwendungen, die eine Geschwindigkeits- oder Drehmomentregelung benötigen.
Anwendungsgebiete der Flux-Encoder
Auch für Roboteranwendungen aller Art, beispielsweise für kompakte und schlanke Cobots, können Sie als Last- und Motor-Encoder verwendet werden. Ebenso praktisch stellen sich ihre Vorteile in Schleifringen und Motoranwendungen dar, beispielsweise in bürstenlosen Gleichstrommotoren oder Schrittmotoren. Auch Werkzeugmaschinen oder sogenannte „Gimbals“, die in Kameraaufhängungen und Drohnen die bewegte Kamera ruhig halten sollen, sind optimale Einsatzbereiche. Die ersten marktreifen Ausführungen der Flux-Encoder sind bereits auf dem Markt verfügbar und werden erfolgreich in Anwendungen zur Positions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentregelung eingesetzt. (kf)
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