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(Bild: CUI)

| von Jeff Smoot

Eckdaten

Für alle, die in der Robotik, industriellen Automatisierungstechnik oder im Maschinenbau arbeiten, können Stillstandzeiten frustrierend sein und den Verlust von Zeit und Geld mit sich bringen. Der Übergang des Gebers vom analogen zu einem digitalen Bauteil innerhalb eines M2M-Systems eröffnet völlig neue Möglichkeiten. Die Wiederherstellungszeit wird verkürzt und Probleme lassen sich insgesamt schneller beseitigen.

Das industrielle Internet der Dinge (IIoT; Industrial Internet of Things) mit seiner Fähigkeit, M2M-Kommunikation (Machine-to-Machine), Sensordaten und Automatisierungstechnik zu nutzen, wird die Art und Weise verändern, wie Maschinen Daten erfassen und untereinander kommunizieren. Die Entwicklung von analogen hin zu digitalen Systemen führt zu hochintelligenten Maschinen, die in der Lage sind, Diagnosefunktionen zu nutzen und Entwicklern wichtige Informationen und Zugriff auf bisher nicht verfügbare Daten zu ermöglichen. Diese Daten markieren eine neue Ära für Entwickler, die bemerkenswerte Fortschritte bei der Steigerung der Leistungsfähigkeit einer Maschine ermöglichen, Fehler autonom vorherzusagen und dabei Ausfallzeiten zu verringern.

Digitale Encoder

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Diagramm eines Standard-M2M-Kommunikationssystems CUI

Eine entscheidende Komponente im Motion-Control-Rückkopplungskreis von Roboter-, Energie-, Luft-/Raumfahrt-, Industrie- und Automatisierungsanwendungen ist der Drehgeber (Rotary Encoder). Er hat die Aufgabe, langfristige Zuverlässigkeit, Stabilität und dauerhaften Betrieb zu gewährleisten, obwohl er häufig in rauen Umgebungen mit Schmutz, Fett, Staub, variablen Temperaturen und starken Vibrationen arbeiten muss. Der jüngste Aufschwung in der Roboter- und Automatisierungstechnik hat zu einer steigenden Nachfrage nach schnelleren, intelligenteren, präziseren und effizienteren Encodern geführt. Die derzeit auf dem Markt erhältlichen Geber liefern Entwicklern von Antrieben jedoch keine Informationen. Hier bietet CUI eine Lösung. Die digitalen Encoder der Serie AMT sind ASIC-basierend und bieten Zugriff auf Diagnose- und Programmiertools.

Durch die Integration von Diagnosefunktionen in den Drehgeber erhalten Entwickler Zugriff auf wichtige Systemdaten, die ihnen mit herkömmlichen analogen Systemen nicht zur Verfügung stehen. Der Wert dieser Daten besteht darin, dass das System schnell feststellen kann, ob der Drehgeber ordnungsgemäß funktioniert, vollständig ausgefallen ist, falsch ausgerichtet oder nicht mehr funktionsfähig ist. Das System kann die Daten dann nutzen, um die Bediener über bevorstehende Probleme zu informieren und unabhängige, fundierte Entscheidungen vor dem Start des Motors zu treffen und so Folgeschäden zu vermeiden. Darüber hinaus kann diese Funktion für vorbeugende Maßnahmen genutzt werden, zum Beispiel für die Durchführung einer Encoder-Good-Testsequenz vor dem Ausführen einer Anwendung. Mit solchen Funktionen lassen sich Ausfallzeiten auf ein Minimum reduzieren und Probleme vorhersagen, die bei Einheiten im Feld auftreten könnten.

Vorbeugende Wartung

Darüber hinaus lassen sich die Diagnosedaten über ein Kommunikationsnetzwerk überwachen und analysieren. Die Daten liefern Informationen über die Leistungsfähigkeit, mit denen sich Fehler im Motion-Control-System vorhersagen lassen, bevor sie auftreten. Die Diagnosedaten des Gebers werden direkt am Motor abgegriffen und sind nicht nur auf die Leistungsfähigkeit des jeweiligen Drehgebers beschränkt. Sie können auch als Indikator für andere Probleme innerhalb des Systems dienen, einschließlich Lagerverschleiß, Wellenversatz und thermische Beeinträchtigung. Eine gründliche Analyse dieser Daten ermöglicht die kontrollierte vorbeugende Wartung einer Maschine. So lässt sich jedes Problem beheben, bevor ein folgenschwerer Ausfall eintritt. Dies begrenzt die Ausfallzeit, verlängert die Lebensdauer der Maschine und steigert die allgemeine Systemintelligenz.

Thema der nächsten Seite: Fehlersuche beschleunigen

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Mit der Benutzeroberfläche AMT Viewpoint können Anwender mehrere Geberparameter programmieren und auf Diagnosedaten zugreifen. CUI

Zudem lassen sich auch On-Board-Diagnosedaten nutzen, um die Fehlersuche bei einem Ausfall vor Ort zu beschleunigen. Der Zugriff auf wertvolle Encoder-Diagnosefunktionen gibt Technikern die Möglichkeit, sich schnell auf die eigentliche Fehlerursache zu konzentrieren, indem sie entweder den Geber als Ursache aufdecken und das Problem beseitigen oder den Motor. Damit kann der meist zeitaufwendige und kostspielige Trial-and-Error-Prozess des Aus- und Einbaus von Drehgeber und Motor aus einem System (möglicherweise ohne Grund) entfallen. Maschinenstillstandzeiten können durch den Produktivitätsverlust und die damit einhergehenden Kosten eines Außendiensttechnikers für die Reparatur sehr teuer werden. Folglich beschleunigt der Zugriff auf die Encoder-Diagnose die Fehlersuche und den Reparaturprozess, was zu erheblichen Kosteneinsparungen und minimalen Auswirkungen eines Ausfalls führt.

Die Diagnosedaten des Gebers können auch während der Produktentwicklung Zeit sparen. Entwickler gehen gerne davon aus, dass alle ihre Designs beim ersten Mal perfekt funktionieren. Leider ist das in der Regel nicht der Fall. Treten während der Testphase Probleme auf, ist die Ursache des Problems bei scheinbar unendlichen Variablen oft nicht ohne weiteres ersichtlich. Dies führt zu einer umfassenden Fehlersuche, um herauszufinden, warum das Gerät nicht wie erwartet funktioniert. Diagnosedaten können daher diesen Prozess beschleunigen und schnell den Bereich des Designs aufdecken, der Probleme bereitet – mit der Möglichkeit, Tage oder sogar Wochen der Überprüfung zu vermeiden.

Wertvolle Diagnosedaten

CUI-Inkrementalgeber der Serie AMT11 und die Kommutierungsgeber der Serie AMT31 bieten diese Diagnosefunktionen. Durch die Software AMT Viewpoint oder durch einfache serielle Befehle erhalten Maschinenbauer wertvolle Diagnosedaten. Mit einem Durchmesser von 37 mm und 10 mm Bauhöhe können diese kompakten Geber mit einer einzigen +5-V-Versorgung betrieben werden und bieten eine Vielzahl programmierbarer Auflösungen von 48 bis 4096 PPR (Pulses Per Revolution). Die Geber verfügen außerdem über Kommutierungssignale für alle BLDC-Polpaarkonfigurationen und bieten je nach Systemanforderung Single-Ended- oder differenzielle Ausgänge sowie axiale und radiale Anschlussausrichtungen.

 

Jeff Smoot

Vice President Application Engineering and Motion Control, CUI

(neu)

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