Posital

Aus zwei mach eins

25. März 2020, 7:50 Uhr | Inka Krischke

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Kapazitative ­Messtechnik

Rotor und Stator: Die kapazitative Messtechnik setzt auf verschieden gestaltete leitfähige Oberflächen.
Rotor und Stator: Die kapazitative Messtechnik setzt auf verschieden gestaltete leitfähige Oberflächen.
© Posital

In Cobots sowie in klassischen Robotern wird die zentrale Bohrung der Hohlwellen-Kits (wahlweise 30 mm oder 50 mm) für die Führung von Kabeln und Medienschläuchen innerhalb des Robotergehäuses genutzt. Das schlanke Design mit 17,8 mm Tiefe bei einem Außendurchmesser von 80 mm sowie das Gewicht von lediglich 110 g ermöglichen eine einfache Montage und eine schnelle Inbetriebnahme – ein paar Handgriffe und Schrauben genügen und das Messsystem ist ohne schwierige Kalibrierung einsatzfähig.

 

Kapazitative ­Messtechnik

Während Posital bei Drehgebern seit langem den Systemwechsel von optischer zu magnetischer Messtechnik forciert, wurde bei der ‚Hollow Shaft‘-Serie ein anderer Weg gewählt. Da sich magnetische Systeme nur sehr schwer in Hohlwellen-Designs umsetzen lassen, erhielt die kapazitative Messtechnik den Vorzug. Schlüsselkomponenten der kapazitativen Kits sind die mit unterschiedlichen Mustern gestalteten leitfähigen Oberflächen von Rotor und Stator. Sie erzeugen elektrische Hochfrequenzsignale, die über ASIC-Prozessoren gescannt und ausgelesen werden. Dabei werden die aktuellen Weg- und Winkelparameter als eindeutiger Positionswert über die Open-Source-Schnittstellen SSI oder BiSS C an die zentrale Steuerung gegeben. Da beim Scannen immer die komplette Oberfläche erfasst wird, lassen sich die kapazitativen Feedback-Kits auch von punktuellen Verschmutzungen nicht irritieren. 

 

Das Hollow Shaft-Kit mit energieautarker Multiturnfähigkeit eignet sich insbesondere für Einsätze in der Robotik.
Das Hollow Shaft-Kit mit energieautarker Multiturnfähigkeit eignet sich insbesondere für Einsätze in der Robotik.
© Posital

Kern des autarken Multiturn-Systems ist ein spezieller Energy Harvester, der als SMD-bestückbare Komponente von Posital gefertigt wird. Dabei sorgen Impulse aus einem Wiegand-Draht für die Energie-Ernte. Während der klassische Wiegand-Harvester beim Vollwellen-Einsatz im Tandem mit einem zentralen Permanentmagnet operiert, musste für das Hohlwellen-Design ein komplett neues Setup gefunden werden: Über Feldtests und intensive Magnetfeldsimulation wurde im Aachener F&E-Zentrum des Unternehmens eine Lösung mit vier Diametralmagneten entwickelt, die gleichmäßig im Rotor platziert sind. Die vier Magnete schaffen ein stabiles Magnetfeld, das der im Stator installierte Wiegand-Sensor detektieren und nutzen kann. Mit jeder 360°-Rotation des externen Magnetfeldes erzeugt der haarfeine, in eine Kupferspule eingebettete Wiegand-Draht einen Spannungsimpuls. Er versorgt die Zählelektronik, die jede einzelne Umdrehung exakt erfasst. Der Multiturn-Zähler verfügt über einen 43-Bit-Speicher, der für einen Messbereich von fast neun Billionen Umdrehungen ausgelegt ist.


  1. Aus zwei mach eins
  2. Kapazitative ­Messtechnik
  3. Energy Harvesting und Wiegand-Effekt - was ist das eigentlich?

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