Lagerlose Perspektiven

Dr. Johann Pohany (JP Consulting): Ein Hall-Sensor ist gegenüber Umgebungseinflüssen deutlich robuster als ein MR-Sensor. Warum beschäftigen Sie sich dennoch mit MR-Technologie?

Philipp Kaim (Baumer): AMR-Sensoren bieten gegenüber einem Hall-Sensor den Vorteil, dass sie eine doppelte Auflösung mit sich bringen, d.h. zwei Signalperioden pro Polpaar. Wichtig wird das vor allem im Bereich der Antriebsregelung. Zudem sind AMR-Sensoren deutlich robuster gegenüber Abstandstoleranzen. Gerade bei lagerlosen Systemen ist das ein wichtiges Kriterium, da die Integration in die Kundenmechanik damit deutlich einfacher wird.

Dr. Peter Velling (Lenord+Bauer): Die Hall-Technologie ist etabliert, verfügbar und recht unabhängig von der Richtung, in der ein Magnetfeld einstrahlt. Wenn sie allerdings in Richtung AMR und GMR gehen, ist der Sensor empfindlicher gegenüber der Ausrichtung. GMR ist ein großer Effekt, der bereits bei einem kleinen Magnetfeld stattfindet, das heißt ich kann das Sensorelement sehr viel kleiner dimensionieren, als bei einem Hall-Sensor, und erreiche damit immer noch eine ausreichende Messspannung. Hall ist zudem aufgrund der Abhängigkeit von B-Quadrat nicht linear, während GMR-Sensoren um den Arbeitspunkt ein sehr lineares Verhalten aufweisen.

Andrej Metljak (RLS): Ein Vorteil von Hall-Sensoren ist aber, dass sie mit einem CMOS integriert werden können, was Embedded-Designs ermöglicht. Wir müssen also nicht mehrere diskrete Elemente verwenden, sondern nur noch einen integrierten Chip, der für spezifischen Anwendungen kleiner und günstiger ist.

Jörg Paulus (Posital): MR bringt über die Signalverstärkung klare Vorteile. Miniaturisierung und auch größere Abstände sind Punkte, die Kunden einfach haben wollen, und daher wird MR in Zukunft auch mehr eingesetzt werden.

Eine andere Möglichkeit, Auflösungen hochzutreiben, sind Nonius-Spuren. Wer von Ihnen setzt bereits eine Nonius-Codierung ein?

Kaim: Wir setzen Nonius in optisch gelagerten Drehgebern und in lagerlosen magnetischen Systemen ein. Nonius ist aber in erster Linie eine Technologie zur Bestimmung der Absolutposition.

Velling: Nonius versetzt die magnetische Welt in die Lage, auch Hohlwellensysteme absolut zu machen. Auch wir haben daher das Nonius-System im Einbaugeber dreispurig und als lagerloses System zweispurig mit einem Abtastkopf. Die Maßverkörperung für das lagerlose System sind dann zwei Zahnräder bzw. eine eigene Maßverkörperung, die 64 und 63 Zähne hat, um das Nonius-Verfahren anwenden zu können. Das besondere an dem Verfahren ist, dass man eine Maßverkörperung hat, die erst einmal Singleturn absolut ist. Dann kommt es darauf an, dass sie mit einer Signalauswertung in der Lage sind, aus der Singleturn-Maßverkörperung eine höhere Auflösung zu generieren und die Absolutposition nachher mit einer hohen Genauigkeit anfahren zu können.

Metljak: Wir verwenden Nonius nicht, da wir eine eigene patentierte Technologie haben, die wir schon lange in unseren AksIM-Encodern einsetzen. Die Technologie basiert auf einem Ring mit einer Random-Codierung und unseren ASIC auf der Sensorseite. Der Ring ist ein Raster von Hall-Sensoren, der das magnetische Bild abliest und die absolute Position bestimmt. Der Vorteil gegenüber Nonius ist, dass wir vollkommen flexibel in den Größen sind, das heißt Varianten von 22 bis 150mm möglich sind.

Wie sieht es mit Absolut-Systemen aus?

Paulus: Wir sind auf dem On-Axis-System und daher immer in der absoluten Singleturn-Position unterwegs. Bei uns kommt das Signal im Hall-Sensor direkt als absolutes System raus, weshalb Nonius für uns nicht relevant ist. Unsere magnetischen Systeme funktionieren hervorragend zusammen mit der Wiegand-Technologie, wodurch wir einen absoluten Singleturn mit einer Multiturn-Zählung kombinieren. Der Wiegand-Sensor wird über das identische Magnetfeld betrieben. Daraus ergibt sich im Gesamtpaket ein preislicher Vorteil für den Kunden.

Metljak: Zurzeit verwenden wir Multiturn, aber mit einer Back-Up-Batterie. Langfristig wird es von uns auch ein batterieloses System geben.

Kaim: Bei absoluten Multiturn-Drehgebern bieten wir, je nach Einsatzfall, drei verschiedene Technologien. Neben batteriegestützten Systemen haben wir auch zwei energieautarke Multiturn-Technologien im Serieneinsatz. Sehr kompakte Drehgeber setzen auf das Wiegand-System. Bei robusteren Drehgebern bietet unsere Microgenerator-Technologie z.B. den Vorteil einer sehr viel größeren Energieausbeute. Gerade bei lagerlosen Systemen bieten batteriegestützte Systeme hingegen den großen Vorteil, dass sie deutlich robuster gegenüber mechanischen Lagetoleranzen sind.

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