Magnetische Messsysteme

PolePrecisioner – neue Komplettlösung zur Magnetisierung von Polringen

Hersteller magnetischer Polringe profitieren jetzt von den hochproduktiven PolePrecisioner Magnetisieranlagen von ITK als präzise Komplettlösung für Polringe zum Einsatz in magnetischen Messsystemen.

Steigender Bedarf an magnetischen Winkel- und Wegmess-Systemen

Seit mehreren Jahren gibt es in der Industrieautomatisierung einen stetig steigenden Bedarf an Messsystemen auf magnetischer Basis. Messsysteme dieser Art zeichnen sich durch eine hohe Robustheit bei gleichzeitig hoher Wirtschaftlichkeit aus. In zahlreichen Anwendungsbereichen - z. B. in der Robotik, Luft- & Raumfahrt oder in der Medizintechnik - haben sich magnetische Messsysteme somit als bevorzugte Lösung für die Positions- und Geschwindigkeitserfassung durchgesetzt. Diese Messsysteme, wie z. B. Drehgeber, beinhalten typischerweise magnetische Sensoren entweder auf magnetoresistiver oder Hall-Basis, in Verbindung mit magnetischen Maßverkörperungen. Diese können entweder als lineare Maßstäbe oder bei rotativen Bewegungen als magnetische Polringe ausgeführt werden. Auf der Maßverkörperung wird ein Polmuster aus Nord- und Südpolen beschrieben bzw. kodiert, um sowohl inkrementelle als auch absolute Weg- oder Winkelmessung zu ermöglichen. Unterschiedliche Werkstoffe werden für die beschreibbare magnetische Schicht benutzt. Inzwischen gibt es vielversprechende Neuentwicklungen auf Basis dünner hartmagnetischer Schichten, die eine deutlich bessere Messgenauigkeit gewährleisten bei nochmals gesteigerter Robustheit gegenüber Kontamination, hohen Betriebstemperaturen und hohen mechanische Belastungen.

Es gibt eine breite Vielfalt an geforderten Polmustern sowie unterschiedliche Polteilungen und auch unterschiedliche Kodierungsmuster für inkrementelle als auch absolute Wegmessung gemäß DIN SPEC 91411. Die Länge bzw. der Durchmesser der Maßverkörperung wird durch die Anforderungen der Endanwendung bedingt. Dies erfordert eine hohe Flexibilität von den Magnetisieranlagen. Um diese Flexibilität zu gewährleisten bei gleichzeitig steigenden Anforderungen bzgl. Präzision und Produktivität hat ITK Dr. Kassen GmbH aus Lahnau die PolePrecisioner-Familie von Magnetisieranlagen entwickelt.

Rundmagnetisieranlage Typ RMP

Für rotative Maßstäbe, d. h. Polringe kommt die Rundmagnetisieranlage vom Typ RMP zum Einsatz. Die Maschine ist modular aufgebaut mit bis zu 5 Arbeitsstationen, die radial um einen hoch-präzisen Drehtisch mit hochauflösenden Referenzwinkelmesssystem angeordnet sind.

Der Polring wird auf dem Drehtisch pneumatisch oder mechanisch aufgespannt, und das zu magnetisierende Material wird an einem Schreibkopf in rotatorischer Bewegungsrichtung vorbeigeführt. Dabei werden magnetische Felder eingeprägt, um das gewünschte Polmuster zu realisieren. Alle gängigen magnetischen Werkstoffe können magnetisiert werden wie z. B. elastomer- und kunststoffgebundene Hartferrit-Materialien oder dünne hartmagnetische Schichten aus seltenen Erden wie Samarium Cobalt. Dabei können die Pole sowohl radial als auch axial angeordnet sein. Mit der RMP-Anlage können Maßstäbe mit unterschiedlichen Durchmessern generiert werden – und das in einem großen Bereich. Die Spannsysteme lassen sich problemlos austauschen. So sind im Hand-umdrehen Durchmesser zwischen 20 bis 200 realisierbar. Durch die Verwendung eines hochgenauen optischen Gebersystems als Maßnormal können die Pole mit einer hohen Genauigkeit in das Maßstabsmaterial eingeprägt werden und eine hohe Reproduzierbarkeit gewährleistet werden. Ist der Schreibprozess beendet, kann jeder einzelne Maßstab/Polring eindeutig gekennzeichnet wer-den. Dafür lassen sich Bar- oder QR-Codes direkt auf den Maßstab aufbringen. Die Vorteile:

  • Eine Verwechslungsgefahr ist ausgeschlossen.
  • Die Rückverfolgbarkeit ist gewährleistet – auch nach vielen Jahren.

Für die Messung der magnetischen Flussdichte an der magnetischen Spur können unterschiedliche Feldsensoren können eingesetzt werden. Die Messauswertungen der RMP- Rundmagnetisieranlage sind vollkompatibel zur DIN SPEC 91411 und DIN SPEC 91479, können aber auch kundenspezifisch ausgeführt werden.

Bis zu drei magnetische Spuren können kodiert werden, was die Beschreibung von komplexen Polmuster, wie z. B. für Absolutwinkelmessung mit dem Nonius-Prinzip, ermöglicht. Die dazu verwendeten IIM2K intelligenten Impuls-Schreibköpfe bestehen aus Kondensatorbank, Ausgangsstufe und Microcontroller-basierte Ansteuerung. Das Feld zur Magnetisierung der zu beschreibenden Maßverkörperung wird durch einen Impulsstrom durch eine Schreibspule mit wenigen Windungen erzeugt. Die Schreibspule erzeugt ein magnetisches Feld (H-Feld), das größer sein muss als die Koerzitivfeldstärke des zu magnetisierenden Materials. Die erzeugte Feldstärke ist dabei proportional zum Strom durch die Schreibspule.

Eine wesentliche Verbesserung gegenüber bisherigen Schreibköpfen betrifft die Programmierbarkeit des Strompulsprofils. Eine intelligente Ansteuerung der Endstufe lässt das Stromprofil für jeden Pol bei Bedarf individuell bestimmen. Damit können Stoßstellenfehler deutlich reduziert wer-den.

Bewährte Produkte. Erprobtes Know-how.
Eine Magnetisieranlage ist nur so gut wie ihre Komponenten. Deshalb werden ausschließlich hoch-wertige und erprobte Produkte verwendet. ITK bietet 40 Jahre Know-how in der Entwicklung und Fertigung von komplexen Positionieranlagen und MR-Messtechnik. Die Maschinen sind für den industriellen Dauereinsatz (24/7) vorgesehen. Auf Wunsch erhält der Kunde von ITK eine schlüssel-fertige Lösung gemäß individueller Spezifikation. Zum Lieferumfang der Anlagen gehören:

  • CE-Konformität
  • Kundensoftware
  • Inbetriebnahme
  • Kalibrierung
  • Schulung
  • Service/Wartung


Video RMP im Einsatz

 

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