Schöpferisch zerstören

Technik

Drehgeber – Eine neue Multiturn-Technologie wird laut Hersteller vieles verändern im Segment der Multiturn-Drehgeber, denn die Geräte kommen ohne Getriebe und Batterie aus.

18. April 2011

Ein absoluter Drehgeber sendet für das Positionieren in einer Produktions- oder Verpackungsmaschine einen Positionswert der Welle, die Singleturn-Position. Möchte ein Anwender den absoluten Wert über eine Umdrehung hinaus bestimmen, wird zusätzlich zur Singleturn-Position die Anzahl der Umdrehungen erfasst. Der Fachmann spricht in diesem Fall von einem Multiturn-Drehgeber. Die Positionsangabe erfolgt in der Regel mittels Protokoll über eine intelligente Schnittstelle – wie zum Beispiel Canbus – an eine Steuerung.

Aufgrund der Drehbewegung aus der Anwendung steht dem Drehgeber eine mechanische Energie zur Verfügung. Gelingt es diese in ausreichend elektrische Energie umzuwandeln, lässt sich die Anzahl der Umdrehungen in einen elektrischen Zähler schreiben – auf diese Weise steht ein energieautarker Zähler für die Umdrehungszählung zur Verfügung.

Ein Dynamo funktioniert in diesem Fall nicht, weil auch kleinste Drehbewegungen mit niedriger Geschwindigkeit vorkommen können. Zu diesem Zweck hat Wachendorff Automation aus Geisenheim eine neue Technologie mit dem Namen Endra entwickelt. Endra steht dabei für Energie-Draht. Kernelement der Endra-Technologie ist ein sogenannter Wieganddraht. Er besteht aus einem Hartmagnetmantel und einem Weichmagnetkern. Die absolute Position pro Umdrehung (Singleturn) wird mit einem Magneten an der rotierenden Welle und vier Hall-Sensoren 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 es analog beim Spannen eines Bogens der Fall ist.

Sobald das externe Feld die Koerzitivfeldstärke des Mantels erreicht, wird der Mantel entmagnetisiert und die aufgebaute Spannung des Kerns springt sprunghaft um.

Keine zusätzliche Energie

Der geschwindigkeitsunabhängige Impuls wird zweimal pro Umdrehung generiert und über eine Spule in elektrische Impulse gewandelt. Diese Impulse erzeugen genug 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.

Die Vorteile und damit die Nutzen, die sich aus dieser Technologie für Maschinenbauer und Anlagenbetreiber ergeben, sind laut Wachendorff groß. Die Drehgeber arbeiten ohne Batterie, sind deshalb umweltschonend und wartungsfrei, eine Entsorgung ist nicht notwendig. Die Verwaltungskosten sind auf diese Weise sehr gering.

Es gibt kein Getriebe, das macht die Bauteile verschleißfrei, wartungsfrei und durch die kleinere Bauform ergeben sich ein geringeres Gewicht sowie geringerer Platzbedarf und neue Einsatzmöglichkeiten. Weniger Bauteile bedeuten geringere Ausfallwahrscheinlichkeit, ein geringer Verbrauch Energieeinsparung.

250.000 Batterien weniger

Endra hat laut Wachendorff das Potenzial, eine schöpferische Zerstörung auszulösen. Diese Art von Multiturn-Technologie kann und wird, so das Unternehmen, den Markt verändern: Allein in Deutschland würden voraussichtlich über 250.000 Batterien und Getriebe pro Jahr nicht mehr eingesetzt werden müssen. Das würde sehr viel Energie einsparen und die Umwelt schonen.

In zwei bis drei Jahren wäre es möglich, veraltete Technologien mit Getriebe und Batterie vollständig abzulösen. Wegen der geringeren Kosten an Material und in der Produktion können völlig neue Einsatzgebiete erschlossen werden. Drehgeber mit Getriebe oder Batterie bringen Einschränkungen mit sich, wie etwa Temperaturempfindlichkeit, ein großer Platzbedarf, sie sind wartungspflichtig, bringen eine hohe Umweltbelastung und einen hohen Entsorgungsbedarf.

Wenn das entfällt, erschließen sich neue Einsatzfelder wie die Windenergie, Medizintechnik, Aufzugstechnik oder bei mobilen Arbeitsmaschinen, der alternativen Energieerzeugung sowie im Anlagen- und Maschinenbau. Zudem wird Endra bei Herstellern von Getrieben für Multiturn-Drehgeber Umsatzrückgänge verursachen.

Hintergrund

Schöpferische Zerstörung

Begriff aus der Makroökonomie, dessen Kernaussage lautet: Jede ökonomische Entwicklung baut auf dem Prozess der schöpferischen beziehungsweise kreativen Zerstörung auf. Durch eine Neukombination von Produktionsfaktoren, die sich erfolgreich durchsetzt, werden alte Strukturen verdrängt und schließlich zerstört. Die Zerstörung ist also notwendig, damit Neuordnung stattfinden kann.

Erschienen in Ausgabe: 03/2011