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Antriebstechnik von Siemens und RockwellVom Hybridsystem zum doppelten Standard

Karl-Heinz Klumpe

Die KHS-Gruppe bietet die Antriebstechnik ihrer Verpackungsanlagen nun durchgängig in zwei verschiedenen Varianten an.

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Energie DrahtWie kann es gehen

dass ein Drehgeber ohne Getriebe und ohne Batterie läuft? Die neue Technologie heißt En-Dra-Multiturn, ist aus dem Hause Wachendorff und funktioniert so: Ein absoluter Drehgeber sendet für das Positionieren in z. B. einer Produktions- oder Verpackungsmaschine einen Positionswert der Welle, die Singleturnposition. Möchte man über eine Umdrehung hinaus den absoluten Wert erfassen, werden zusätzlich zur Singleturn-Position die Anzahl der Umdrehungen erfasst. Man spricht dann von einem Multiturn-Drehgeber. Die Positionsangabe wird in der Regel mittels Protokoll über eine intelligente Schnittstelle (z.B. CANBUS) an eine Steuerung gesendet. Aufgrund der Drehbewegung aus der Anwendung steht dem Drehgeber eine mechanische Energie zur Verfügung. Gelingt es diese in ausreichend elektrische Energie umzuwandeln, um damit die Anzahl der Umdrehungen in einen elektrischen Zähler zu schreiben, dann hat man zwar nicht das Perpetuum Mobile, aber einen energieautarken Zähler für die Umdrehungszählung erfunden. Ein Dynamo funktioniert nicht, da auch kleinste Drehbewegungen mit niedriger Geschwindigkeit vorkommen können. Die Lösung heißt En-Dra und steht für Energie Draht.

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Funktionsprinzip

Energie Draht: Wie kann es gehen

Ein Wieganddraht besteht aus einem Hartmagnetmantel und einem Weichmagnetkern. Die absolute Position pro Umdrehung (Singleturn) wird mit einem Magneten an der rotierenden Welle und vier Hallsensoren gemessen. Fährt das Feld des Magneten durch Drehung der Welle am Wieganddraht entlang, will der weichmagnetische Kern dem Feld folgen, der hartmagnetische Mantel verhindert dies. In dem Draht entsteht ein immer größerer Feldunterschied (wie z. B. beim Spannen eines Bogens). Sobald das externe Feld die Koerzitivfeldstärke des Mantels erreicht, wird der Mantel entmagnetisiert und die aufgebaute Spannung des Kerns springt sprunghaft um. Dieser geschwindigkeitsunabhängige Impuls wird zweimal pro Umdrehung generiert und über eine Spule in elektrische Impulse gewandelt. Diese Impulse erzeugen genügend Energie für das Betreiben eines energiearmen FRAM-Speichers und dienen auch als Information der erfolgten Anzahl der Umdrehungen. Für diese Umdrehungszählung wird keine zusätzliche externe Energie benötigt. Liegt wieder externe Spannung an, errechnet ein intelligenter Mikrocontroller den richtigen Wert aus der Position und der Anzahl der Umdrehungen und sendet den Wert an die Steuerung.

Zukunftsvisionen

Die Vorteile und damit der Nutzen, die sich aus dieser Technologie für den Anwender, sprich: Maschinenbauer und Anlagenbetreiber, ergeben, sind groß. Die Technologie soll, nach Meinung des Unternehmens, den Markt vollständig verändern:Allein in Deutschland würden voraussichtlich über 250.000 Batterien und Getriebe pro Jahr nicht mehr eingesetzt werden müssen. Allein der Umweltschutzgedanke, so heißt es in Geisenheim, gebiete es sich in diese Richtung zu orientieren. In circa zwei bis drei Jahren - wenn der Markt über die neue Technologie umfassend informiert sei - würden die veralteten Technologien mit Getriebe und Batterie vollständig abgelöst werden. Aufgrund der geringeren Kosten an Material und in der Produktion könnten völlig neue Einsatzgebiete erschlossen werden. Auch aufgrund der Einschränkungen der veralteten Technologien mit Getriebe oder Batterie (z. B. Temperaturempfindlichkeit, großer Platzbedarf, wartungspflichtig, hohe Umweltbelastung und hoher Entsorgungsbedarf) würden jetzt neue Felder, z. B. im Bereich der Windenergie, Medizintechnik, Aufzugstechnik, mobilen Arbeitsmaschinen und Anlagen-/Maschinenbau kontinuierlich erschlossen. Die Hersteller von Getrieben würden in dem Segment für Multiturn-Drehgeber sehr deutliche Umsatzrückgänge verbuchen müssen.

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