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Magnetische Lageregelung

Text: Anke Hedfeld, Carolin Wrede beide für MTS Sensor Technologie
Elektrik und Hydraulik in einem Servoantrieb setzt einige Faktoren voraus: Überlastsicherheit, eine hohe Leistungsdichte und ein nahezu verschleißfreier Betrieb. Für die Lageregelung setzen die Ingenieure von Voith auf magnetostrikitve Positionssensoren.

Voith entwickelt hydraulische Komponenten und Systeme der fluidtechnischen Antriebs-, Steuerungs- und Regeltechnik. Üblicherweise findet man Hydraulikachsen in Maschinen mit hohen Bearbeitungs- oder Bewegungskräften. Aber auch servoelektrische Antriebe werden dort eingesetzt, wo hohe Kräfte über eine Spindel erzeugt werden. Damit Anwender nicht auf die Vorzüge elektrischer Antriebe verzichten müssen, entwickelte Voith die Linearachse CLDP, Closed Loop Differential Pump. Sie kombiniert Servoelektronik und Hydraulik miteinander.

Mit der im geschlossenen Kreislauf betriebenen Linearachse beschreitet Voith nun neue Wege. „Im Prinzip ist die CLDP eine Weiterverfolgung des Trends, der zuerst im Kunststoffmaschinenmarkt zu beobachten war, nämlich hydraulische durch elektromechanische Antriebe zu ersetzen“, erläutert Voith Vertriebsleiter Harald Branz den Hintergrund der Entwicklung. „In der neuen CLDP haben wir einfach die Vorzüge beider Systeme miteinander kombiniert.“ Die Hybridachse eignet sich besonders für alle direkten Linearbewegungen, bei denen eine hohe Leistungsdichte und Dynamik eine zentrale Rolle spielen, wie beim Biegen, Trennen, Formen und Handling.

Magnetostriktive Sensorik für die Lageregelung

Für die Lageregelung des Antriebs hat sich Voith für den Einsatz eines magnetostriktiven Positionssensors von MTS Sensor Technologie entschlossen. „Bei der Wahl des Wegmesssystems für die Lageregelung fiel uns die Entscheidung leicht“, so Branz. „Zum einen haben wir mit der Genauigkeit, der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer der Sensoren von MTS bereits in anderen Anwendungen gute Erfahrungen gemacht; zum anderen kam aufgrund der sehr kompakten Bauform und des geringen Zylinder-Durchmessers nur ein Messsystem in Frage, das sich auch unter schwierigen Einbauverhältnissen problemlos installieren lässt. Der Temposonics RD4 erfüllt all diese Anforderungen. Zudem unterstützt der Sensor mit seiner Verschleißfreiheit und der langen Lebensdauer vortrefflich den Nachhaltigkeitsgedanken der gesamten Linearachse.“

Der verwendete Temposonics RD4 mit SSI-Schnittstelle ist ein Sensor mit abgesetzter Elektronik, der sich für beengte Einbauverhältnisse eignet. Er liefert das Positionssignal an den Servoumrichter oder auch direkt an die angeschlossene Steuerung. Seine spezielle Bauform bietet entscheidende Vorteile hinsichtlich Einbau und Wartungsfreundlichkeit: Der druckfeste Sensorstab liegt in einem flexiblen Kabel aus ölfestem PUR und ist mit dem abgesetzten Elektronikkopf verbunden. Ein passiver Positionsgeber fährt berührungslos über das Sensorrohr und sorgt für das eigentliche Positionssignal. Das Sensorrohr kann in den Hydraulikzylinder eintauchen, während sich der Sensorkopf mit der Auswerteelektronik extern auf dem Zylinder installieren lässt. Sein berührungsloses Messverfahren macht den Sensor verschleißfrei.

Der Kompaktsensor verfügt über alle Eigenschaften der magnetostriktiven TemposonicsR-Serie-Sensoren: Mit einer Linearität von unter 0,02 Prozent F.S. und einer Messwiederholbarkeit von unter 0,001 Prozent F.S. erreicht er eine Auflösung von mindestens 10 µm. Ein breites Messlängenspektrum von 25 bis 5000 mm sowie analoge, SSI, CANbus-, Profibus-DP- und Ethercat-Schnittstellen machen den Sensor vielseitig einsetzbar. Er verfügt über einen direkten Ausgang für Weg und Geschwindigkeit. LED-Anzeigen im Sensorkopf geben Auskunft über den Sensorstatus.

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