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KlE inAntr iEBE mit drUcKfEStEr

KApSElUnG im E inSAtz von Ex -BErE ichEn

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Klare Sicht am Reaktorschauglas

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parabolrinnen-demonstratorUni-Projekt-Award Gewinner 2010

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produktneuheitenKraftvoll und vielseitig – Bürstenlose 4-Pol-DC-Servo-motoren Serie 32 … BX4

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KugelfahrzeugIntelligente Antriebs- technologie hält das Gleichgewicht

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nano-Shore-messgerätQualitätssicherung winziger Elastomer-Fertigteile

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Bei Bauteilen, die aus elastischen Polymeren gefertigt sind, ist

die Härte des Werkstoffes eine wichtige Produkteigenschaft. Eine

Messmethode dazu ist die sogenannte Shore-A-Härtemessung,

bei der ein Prüfkörper auf den Werkstoff gedrückt wird. Je kleiner

die verwendete Prüfnadel, umso besser lassen sich kleine und

kleinste Artikel vermessen. Wichtig sind dabei die genaue Posi-

tionierung und ein exakt reproduzierbarer Prüfablauf. Nur gleich-

mäßig veränderbare Prüfkraft an der Nadelspitze erlaubt eine

sichere Charakterisierung des Werkstoffes. Elektronisch kommu-

tierte DC-Servomotoren sind hier optimal geeignet. Mit

integriertem Motion Controller und RS232-Schnittstelle sind sie

das exakte mechanische Bindeglied zwischen Messcomputer und

Prüfspitze.

Neue Shore-Prüfmethode im Nanobereich

BürStEnloSE KlEinAntriEBE

ErmöGlichEn diE QUAlitätSSichErUnG

winziGEr ElAStomEr-fErtiGtEilE

Elastomere, also „gummiartige“ Werk-stoffe, begegnen uns alltäglich. Ebenso wie bei anderen Produkten ist auch hier ein Trend zum Einsatz immer kleinerer Artikel wahrzunehmen. Die bisherige Prüfmethode nach DIN 53505 arbeitet mit einer vergleichsweise großen, kegelför-migen Nadel. Die Q-TEC GmbH aus Zeilarn hat nun das physikalische Verfahren geometrisch verkleinert, um auch kleinste Proben bzw. gezielt Punkte auf größeren Produktstücken anzumessen. Für die exakte Positionierung und Kraftver stellung an der um das Zehnfache verkleinerten Prüfspitze holten sie sich die Spezialisten für Kleinst-antriebe von FAULHABER mit ins Team. Daraus entstand eine kompakte Messvor-richtung, die Normvorgaben in Miniatur-form umsetzt.

Härte messenDie Shore-Härtemessung beruht auf rein physikalischen Vorgängen. Um einen mög-lichst weiten Härtebereich abzudecken, ist sowohl die Geometrie der Prüfnadel wie auch der Kraftverlauf bei der Messung vorgegeben. Dringt die Nadel in das härtere Elastomer nur oberflächlich ein, so wird die Eindringkraft erhöht. Damit können sowohl weiche Stoffe mit geringer

G E r ä t E t E c h n i K

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Prüfkraft bei längerem Messweg als auch harte Werkstoffe durch die dann geringere Eindringtiefe bei gleichzeitig hoher Kraft an der Nadelspitze gut vermessen werden. Dieses Standard-Verfahren erlaubt die Härtebestimmung ab einer minimalen Prüflingsdicke von 4 bis 6 mm bei einer Auflagefläche von rund 18 mm Durchmes-ser. Normalerweise werden dazu besonders hergestellte Prüfplatten eingesetzt.

Das neue Messverfahren beruht auf der vergleichenden Belastungscharakteristik geometrisch verkleinerter Körper. So ist die Härte der Prüflinge nun mit der um Faktor 10 verkleinerten Nadel, deren Spitze unge-fähr dem Durchmesser eines Haares entspricht, schon ab einer Wandstärke von 0,5 mm messbar. Dies eröffnet ganz neue Möglichkeiten. So können in der Produk-tion gezielt unterschiedliche Parameter, wie Einspritzgeschwindigkeit, Vulkani-sationstemperatur oder Temperung, vari-iert werden, um über die Härteprüfung verifiziert zu einem optimalen Produkter-gebnis zu kommen. Dabei reicht der Standard-Messbereich der neuen Geräte von 10 bis 95 Shore A. Da die kleine Nadel nicht vorgespannt ist, können auch sehr weiche Stoffe ohne Wechsel zu anderen Messmethoden vermessen werden. Der

Messbereich kann dazu auf den Bereich von –5 bis 100 Shore A ausgedehnt werden.

Punktgenau messen per KleinantriebUm bei kleinsten Proben zielgenau die jeweilige Messposition anzufahren, verwenden die Entwickler beim Nano-Shore-Messgerät eine Probenauflage mit Laser-Positionierkreuz. So wird unabhän-gig von der Artikelgeometrie über das Fadenkreuz die Eindringstelle festgelegt. Messungen an unterschiedlichen Positi-onen wie Wellenberg oder -tal auf der Noppenkuppe oder an der Grundfläche sind problemlos möglich. Auch bei Ver-bundstoffen bewährt sich das Verfahren. Ab einem Querschnitt von 1 mm² sind qualifizierte Ergebnisse gesichert. Erlaubt der Laser, die vorbestimmte Position anzuvisieren, so wird die senkrechte Prüf-bewegung der Nadel durch einen DC-Servomotor auf den Punkt gebracht.

Die Applikationsingenieure von FAUL-HABER mussten für die Motorenauswahl mehrere Anwendungsanforderungen berücksichtigen: kleine Bauform, um die kompakten Gerätemaße einzuhalten, möglichst autarker Betrieb des Motors, um die Geräteelektronik zu entlasten, und selbstverständlich eine hohe Auflösung im

Positionierbetrieb. Für diesen speziellen Fall erwies sich ein DC-Servomotor mit integriertem Motion Controller bei Abmes-sungen von 35 mm Durchmesser und 83 mm Länge als ideal. Mit 50 mNm Abgabe-drehmoment an der Welle und bis zu 90 W Leistung ist die Mechanik problemlos zu bewegen. Der angeschlossene Controller erlaubt Drehzahlregelung, Drehzahl pro-file, Schrittmotorbetrieb und Positionier-betrieb. Letzterer ist hier gefragt. Mit einer Auflösung von bis zu 1/3.000 Umdrehung und der Möglichkeit, Referenzmarken- und Endschalterpositionen zu berücksichtigen, ist der Antrieb in der Lage, exakt den Vor-gaben der Messgerätelek tronik zu folgen.

Über eine RS232-Schnittstelle ist die Kommunikation mit der externen Logik möglich. Die Controllerintelligenz verarbei-tet dabei alle antriebsrelevanten Daten intern und entlastet so die eigentliche Messelektronik. Zudem sind im Antrieb schon ein Selbstschutz gegen Überlast und Überspannung sowie ein Fehlerausgang integriert. Gewünschte Funktionen wie Fahrprogramme, Drehzahlrampen usw. können im Motion Controller abgespei-chert werden.

Moderne Mikroantriebstechnik steht in ihrer Vielfalt den größeren Brüdern in nichts nach. Interne Sensorik und Con-trollertechnik berechnet antriebsrelevante Daten intern im Antrieb. Mit der eigent-lichen Abtriebstechnik müssen sich Ent-wickler also gar nicht mehr beschäftigen, was in vielen Fällen die Gesamtent-wicklungskosten und die Time-to-market signifikant sinken lässt.

www. q-tec-gmbh.de

Das kompakte Nano-Shore-Messgerät für direkte Messung am Produkt

Eindringbeispiel O-Ring

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A p p l i K At i o n x x x x

4

In Reaktionskesseln geht es meist im wahrsten Wortsinn hoch her. Das Medium wird von Rührern durchmischt, es kommen neue Reagenzien durch Leitungen im Strahl dazu und oft entstehen durch die Reaktion selbst Blasen, die platzen. Alle diese Ereig-nisse senden Spritzer nach allen Seiten, natürlich auch auf die Beobachtungsfens-ter. Um immer einen klaren Einblick in den Kessel zu haben, ist daher eine Fensterrei-nigung Pflicht.

Wisch und wegNicht immer eignen sich Spritzdüsen zur Reinigung der Schaugläser, dann ist sozu-sagen Handarbeit mit einem Wischer gefragt. Größter Nachteil dieser Lösung ist die nötige Bedienung vor Ort. Die Experten von Lumiglas haben sich daher dieses Problems angenommen und einen moto-risierten, auch ferngesteuert funktio-nierenden Wischer entwickelt. So sind ohne großen Personalaufwand kamerage-stützte Überwachungslösungen möglich.

Gerade in der Verfahrenstechnik muss sehr häufig Rücksicht auf die besondere explosionsgefährdete Atmosphäre rund um eine Anlage genommen werden. Alle me-chanischen und elektrischen Komponenten sind daher in geschützter Bauweise aus-zuführen. Im Falle der Fensterwischer be-deutet dies eine leichtgängige und den- noch gasdichte Wellendurchführung in den Reaktor. Der Antriebsmotor muss eben-falls den einschlägigen Anforderungen entsprechen. Gleiches gilt auch für das nötige Getriebe zur Drehmomenterhöhung. Da große Antriebe den Einblick in die doch eher kleinen Schaugläser erschweren, ist zusätzlich eine möglichst kleine Bauform gefragt. Zähe oder fasrig abzuwischende Medien erfordern dabei noch ein hohes Drehmoment an der Wischerwelle. Anfor-derungen, die die Antriebsentwickler von FAULHABER in ein passendes Motorkon-zept umsetzten.

Druckfeste KapselungUm ein Gerät explosionssicher auszuführen, gibt es mehrere Möglichkeiten. So sind u.a. die Überdruckkapselung Ex p, die

Ex -GESchütztE KlE inAntr iEBE AlS SchE iBEnwiSchEr

SorGEn für KlArE S icht Am rEAKtorSchAUGlAS

Überwachungslösung für Ex-Bereiche

Viele Prozesse in Chemie, Pharmazie oder Biotechnik laufen heute automatisch gesteu-

ert ab. Trotzdem wird oft ein visueller Einblick in das Geschehen im Reaktor gewünscht.

Da viele der Kessel in einem explosionsgefährdeten Bereich aufgestellt sind, gelten

hier besondere Anforderungen. Die Papenmeier GmbH & Co. KG, Fachbereich Lumiglas,

hat sich auf Schauglasarmaturen spezialisiert. Um eine klare Sicht bei automatisierten

Einrichtungen wie z.B. Kameraüberwachung sicherzustellen, musste auch die Reini-

gung des Glases automatisiert werden. Scheibenwischer mit Ex-geschützten Kleinst-

motoren sorgen hierbei für den notwendigen Durchblick.

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Ex-Motor. Bei einer Versorgungsspannung von 24 VDC und einem maximal möglichen Dauerstrom von 0,5 A leistet der Motor bei 40 °C Umgebungstemperatur bis zu 9 Watt Wellenleistung. Der Wirkungsgrad liegt bei über 75 %. Das geringe Rotorgewicht des Glockenankers erlaubt eine hohe Beschleu-nigung. Speziell angepasste Vorsatzplane-tengetriebe (32 bis 63,5 mm Länge, 35 mm Durchmesser) erhöhen das Drehmoment auf bis zu 10 Nm. Die Untersetzungsband-breite reicht je nach Stufenanzahl (ein bis fünf Stufen) von 3,71 : 1 bis 1526 : 1. Motor und Getriebe werden direkt im Werk ver-bunden, um die Schutzart zu garantieren. Der Schutz gegen unzulässige Erwärmung wird durch zwei eingebaute Temperatur-sicherungen erreicht. Für den sicheren

Ölkapselung Ex o oder auch die Verguss-kapselung Ex m Stand der Technik. Da der Motor einen Kollektor und Bürsten hat, erzeugt er im Betrieb Funken. Deshalb kommt als Zündschutzart nur die „druck-feste Kapselung“ in Frage. Dies bedeutet, dass die Komponenten, die eine Zündung auslösen können, in ein Gehäuse eingebaut sind, das dem Explosionsdruck standhält. Die Öffnungen des Gehäuses sind so beschaffen, dass eine Übertragung der Explosion nach außen verhindert wird.

Das Motorgehäuse wurde für die höchst-mögliche Explosionsklasse IIC entwickelt (schließt IIA und IIB ein) und ist für den Betrieb in Zone 1 und 2 zugelassen. Die Temperaturklasse ist T5, die höchstmög-liche Klasse T6 gibt es auf Anfrage. Mit Ausnahme der Motorwellendurchführung (IP 54 nach EN 60529) ist der Motor in Schutzart IP 68 ausgeführt.

In der Motorpraxis bedeutet dies: Der Motor ist trotz der druckfesten Kapselung mit 80 mm Länge und 35 mm Durchmesser kaum größer als ein vergleichbarer Nicht-

Betrieb ist nur eine Sicherung erforderlich; hat durch eine Störung eine Sicherung ausgelöst, ist mit der zweiten ein Weiterbe-trieb möglich.

Ob als geschützte Variante bei Vakuum-, Druckluft- oder Flüssigkeitspumpen oder als speziell ausgelegte Antriebslösung für anspruchsvolle Positionieraufgaben – explosionsgeschützte Kleinantriebe eröff-nen eine Vielzahl neuer Anwendungsfelder in Ex-gefährdeten Bereichen der Verfah-renstechnik.

www. papenmeier.de

Druckgekapselter Motor zum Einsatz im Ex-Bereich

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m E c h At r o n i K - S t U d i E

Sogenannte Projektstudien eröffnen Ausblicke in die Zukunft und begeistern Menschen. Dies gilt gerade im Bereich der Mechatronik; sie verbindet ja drei sehr dynamisch wachsende Gebiete, die mit immer mehr Neuheiten aufwarten kön-nen. Die GIGATRONIK Stuttgart GmbH, ein mittelständisches Unternehmen mit Schwerpunkt Automobilelektronik und Informationstechnologie, hat aus diesem Grund einen Mechatronikdemonstrator als Bachelorarbeit unterstützt. Dieser dient zu Demonstrationszwecken an Messen und Recruiting-Tagen. Komplexe Lageregelung in Verbindung mit schneller mechanischer Umsetzung der nötigen Befehle ist eine Herausforderung sowohl an die Entwick-ler als auch an die eingesetzten Kompo-nenten.

Schnelle Reflexe nötigWie der Mensch auf zwei Beinen nimmt auch ein Kugelfahrzeug eine labile „Haltung“ ein. Es bedarf dauernder aktiver Nachregelung, um eine Position im Raum beizubehalten. Der Vorgang muss dabei sehr schnell, sozusagen reflexartig ablau-fen, denn je schneller die Reaktion, umso geringer sind die nötigen Korrekturen und umso besser ist die Stabilität des Geräts. Im vorliegenden Fall balanciert ein mit Elek-tronik, Elektromotoren und Akku verse-henes Fahrzeug auf einer Kugel. Die Maße des Fahrzeugs betragen etwa 30 cm x 30 cm x 15 cm bei rund 2,5 kg Eigengewicht. Schwerpunktverschiebungen des Fahrzeugs lassen die Kugel auf dem Untergrund leicht wegrollen. Wie ein Artist muss nun das Fahrzeug solche Kugel-bewegungen durch entsprechende Gegen-bewegungen ausgleichen. Dazu misst ein hochintegrierter Inertialsensor auf der Elek-tronikplatine des Prototypensteuergeräts GIGABOX gate Beschleunigung, Drehraten und die Stärke des Erdmagnetfeldes.

Die eigentliche Regelung wird mit Simu-link modelliert, über ein Simulink-Target mittels Autocodegenerierung in C-Code überführt und auf dem Steuergerät als ein Echtzeittask integriert. Die Software berechnet aus den Messwerten den

Akrobatische HöchstleistungK U G E l fA h r z E U G m i t B A l A n c i E r E n d E m A n t r i E B S -

m o d U l A l S m E c h At r o n i K d E m o n S t r At o r

X

Am Anfang einer völlig neuen Entwick-

lung steht oft der Spieltrieb. In die

Technik übertragen bedeutet das: Nicht

jedes machbare Projekt lässt sich direkt

sinnvoll einsetzen, es schafft aber Grund-

lagenwissen für spätere Anwendungen.

Ein Beispiel hierfür ist das in einer Bache-

lorarbeit entstandene Kugelfahrzeug,

das sich autonom auf einer beweglichen

Hohlkugel ausbalanciert. Das Projekt

zeigt die Möglichkeiten der modernen

Mechatronik auf und verbindet Senso-

rik, schnelle Datenverarbeitung und

Aktorik zu einer funktio nierenden Ein-

heit. Hochdynamische elektronisch kom-

mutierte Kleinantriebe zeigen auch in

diesem Fall ihr Potential als Schnittstelle

zwischen Elektronik und Mechanik.

kleine EC-Antriebe für hochdynamische Aufgaben vor allem in Fällen, bei denen es auf geringen Bauraum und/oder sehr geringe träge Massen, z. B. an der Spitze von Auslegern, Roboterarmen, ankommt.

Selbst vordergründig eher spielerische Aufgaben können zur Lösung von Proble-men beitragen. Kleine Prototypen, die in Echtzeit komplexe Aufgaben lösen wie hier das aktive Ausbalancieren auf einer Kugel, sind kostengünstige Forschungsobjekte. Kleinantriebe mit Zusatzmodulen wie Enco-der, Getriebe oder auch integrierten Con-trollern erlauben dabei einerseits eine preiswerte Umsetzung für Experimente, andererseits sind sie ebenso geeignet, auch in professionellen Anwendungen ihren Dienst zu verrichten. Die große Kombinati-onsvielfalt in Verbindung mit Einzelfallan-passung ermöglicht eine Lösung nach Maß für jede Antriebsaufgabe.

www. gigatronik.com

AUSGABE 1 | 2010 7

tatsächlichen Zustand des Gesamtsystems. Das System wird dazu als dreidimensio-nales, inverses Pendel betrachtet. Nick- und Wankwinkel ermittelt ein Lagebeobachter. Zwei PD-Regler geben die nötigen Impulse für den stabilisierenden Antrieb aus. Diese Impulse wandeln dann drei im Kreis um je 120° versetzte omnidirektionale Antriebs-räder in mechanische Bewegung relativ zur Kugeloberfläche um.

Hochdynamisch und exaktFür den Antrieb der Räder kommen nur sehr kompakte Motoreinheiten in Frage. Die geforderte Dynamik schränkt die Aus-wahlmöglichkeiten auf elektronisch kom-mutierte Motoren ein. Als optimal haben sich 20 mm durchmessende bürstenlose DC-Servomotoren mit integriertem Enco-der erwiesen. Ein durchmesserkonformes Getriebe mit einer Untersetzung von 14 : 1 ergänzt das Antriebspaket. Damit kann der kleine 20-Watt-Antrieb kurzzeitig bis zu 0,7 Nm für die Lagekontrolle zu Verfü-gung stellen. Eine Zahnriemenunterset-zung erhöht das Drehmoment an den Rädern weiter. Die hohen Wirkungsgrade von Motor (70 %) und Getriebe (80 %) erlauben den Einsatz kleinerer Akkus. Die geringere Masse wiederum verbessert die schnelle Reaktion des Fahrzeugs auf Lage-befehle. Die drei Antriebseinheiten sind dauernd und unabhängig voneinander im Einsatz, um die Steuerbefehle in mecha-nischen Vortrieb umzusetzen.

Ein weiterer Vorteil für schnelle, dyna-mische Korrekturen ist die Eigenschaft von Kleinmotoren allgemein und besonders der elektronisch kommutierten Varianten, kurzzeitig erhebliche Überlast zu vertra-gen. Durch das geringe Volumen ist die Wärme abstrahlende Oberfläche ver-gleichsweise hoch, die Wärmekapazität der Materialien bietet einen weiteren Abwärmepuffer. In Verbindung mit dem hohen Wirkungsgrad, also vergleichsweise geringer Verlustleistung, ist so eine erheb-lich über der Nennleistung liegende Energieabgabe möglich. Diese Leistungs-charakteristik in Verbindung mit den geringen bewegten Massen prädestiniert

Akrobatische Höchstleistung

Y

Ein EC-Motor mit Encoder und Getriebe bildet das Herz der Antriebseinheit

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Bessere Werkstoffe, neue Fertigungsmethoden und kleinere Elektronikkomponenten

für interne Sensorik bringen moderne DC-Servomotoren in Schwung. Ihre Leistungs-

charakteristik kann durch Variieren von Magnetmaterial, Wickeltechnik oder

geometrischer Abstimmung gut den jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Um

die vielfältigen Möglichkeiten schnell und optimal nutzen zu können, ist ein modulares

Konzept bei der Antriebskonfigurierung eine Grundvoraussetzung. Die Servomotoren-

familie BX4 setzt diese Entwicklung konsequent fort und erzielt so Bestwerte bei

Leistung, Energieverbrauch und Anpassung an Anwenderforderungen.

Höher, schneller, weiter: Diese Zielsetzung gilt auch für Kleinantriebe. Die Forde-rungen nach hoher Leistung und mehr Zuverlässigkeit bei gleichzeitig rationeller Fertigung ist nur durch konsequente Wei-terentwicklung zu erreichen. Genau diese Strategie verfolgt FAULHABER mit seiner Antriebsserie BX4. Ein neues Motorkon-zept, basierend auf der Vierpoltechnik, und der Einsatz von formgebundenen Duroplasten statt Klebstoffen bei der Montage der Komponenten brachten hier neben vielen weiteren kleinen Innovati-onen den Erfolg. Gleichzeitig wurde Wert auf einen modularen Aufbau der neuen BX4-Motorengeneration gelegt, um schnell und preiswert individuelle Antriebe auf Kundenwunsch als Standardkompo-nenten zusammenstellen zu können.

Modulare Vielfältigkeit d i E E r w E i t E r U n G d E r 4 - p o l - A n t r i E B S S E r i E B x 4

B i E t E t v i E l E K o m B i n At i o n S m ö G l i c h K E i t E n

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Technische MerkmaleIn der Praxis sollten Antriebe bei Belastung in ihrer Drehzahl wenig einbrechen. So legten die Entwickler von Anfang an Wert auf eine besonders steife Kennlinie. Bei Belastung steht so über einen weiten Dreh-zahlbereich ein hohes Drehmoment bereit, der Motor arbeitet mit nur geringem Dreh-zahlverlust weiter.

Auf dieses Ziel hin wurde die generelle Auslegung von Magnetmaterial, Wickel-technik und geometrischer Abstimmung optimiert. Vierpolige Motoren drehen lang-samer als zweipolige. Das bringt Vorteile bei der Getriebeauslegung und Lebensdauer.

Um die Herstellung zu vereinfachen, verzichten die Schönaicher auf jeglichen Klebstoff. Eine formschlüssige, Toleranz

ausgleichende Verbindungstechnologie, ausgeführt im Spritzpressverfahren mit duroplastischem Kunststoff, imprägniert die Wicklung rundum und schützt sie thermisch und mechanisch. Der neue Statoraufbau reduziert dabei zusätzlich noch die Wirbelstromverluste im Blech-paket. Um eine möglichst breite Lei-stungspalette anbieten zu können, ist das gesamte Motorenkonzept modular auf-gebaut.

BaukastensystemSo gibt es die Motoren momentan in zwei Varianten mit 22 und 32 mm Durch-messer und je zwei Baulängen, insgesamt also vier Motorgrößen. Die thermisch zulässigen Dauerdrehmomente reichen von 17 bis 97 mNm bei bis zu 60 W

Abgabe leistung und einem Wirkungs-grad von bis zu 80 %. Die zulässige Tem-peraturspanne aller Motoren liegt im weiten Bereich zwischen –40 und +100 °C.

Dazu passende, langlebige Planeten-getriebe aus Metall mit fein abgestuften Untersetzungen erlauben eine Anhe-bung des Drehmomentes an der Abtriebs-welle bei gleichzeitiger Reduzierung der Drehzahl. Das Dauerdrehmoment reicht von 1500 mNm für das 22 mm-Getriebe bis zu 4,5 Nm bei der 32 mm-Version, kurzzeitig sind sogar 6 Nm zuläs-sig. Die wartungsfreien Getriebe mit hochwertiger Schmierung und robuster Lagerung der Wellen erreichen eine dem Motorkonzept angepasste lange Lebens-dauer. Kundenspezifische Anpassungen bei Welle, Flansch, Kabel usw., eine

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Kernkompetenz von FAULHABER, sind auch bei der BX4-Familie möglich.

Modulare Praxis Die Motoren können in der Grundaus-führung als reiner Antrieb eingesetzt und extern angesteuert werden. Motorversi-onen mit integriertem Encoder im Gehäuse bieten werksseitig einstellbare Auflö-sungen von 32 bis 1 024 Impulsen je Umdre-hung plus einem Indexkanal. Eine Line-driver-Ausführung mit Ausgang für ein Differentialsignal ist ebenfalls verfügbar. Alternativ sind für anspruchsvollere Aufgaben auch Kompaktversionen mit integriertem Motion Controller (Cx) oder integriertem Speed Controller (SC) verfüg-bar. Die Cx-Variante ist auf Basis der bewährten FAULHABER Motion-Control-Systeme aufgebaut und ihre kompakte Bauform ist für viele Anwendungen ein großer Vorteil. Die Motoren haben eine Schnittstelle, wahlweise RS232 oder CAN, und sind mit der Motion-Manager-Soft-ware 4 parametrierbar. Der neue Typ SCDC

ist durch den Zweidrahtanschluss sehr ein-fach zu handhaben. Er kann z.B. einen herkömmlichen bürstenbehafteten Motor ersetzen, wenn Anwendungen höhere Anforderungen an die Lebensdauer stel-len. Dazu ist er mit Verpolungsschutz aus-gestattet, die Drehrichtung wird durch die Anschlussbelegung vorgewählt. Alle Pro-dukte mit integrierter Elektronik haben eine elektronische Begrenzung von Spit-zen- und Dauerstrom zum Schutz von Motor und Elektronik. Motor und Elektro-nik sind bei Bedarf auch mit getrennten Versorgungsspannungen zu betreiben.

Die neuen Antriebe sind für Anwen-dungen prädestiniert, bei denen es auf lange Lebensdauer oder ein hohes Dreh-moment ankommt. Mit integriertem Motion Controller eignen sie sich auch für Positionieraufgaben oder mit eingebauter Drehzahlregelung (Speed Control) für Pumpen und Lüfter. Die Kombination mit einem Getriebe ist ideal, da die niedrige Drehzahl den Getriebewirkungsgrad und die Lebensdauer erhöht. Die große Anwendungsvielfalt ergibt sich dabei aus dem modularen Aufbau. So kann

der optimale Antrieb aus den einzelnen Komponenten schnell und preiswert zusammengestellt werden. Das langjäh-rige Know-how von FAULHABER ist dabei Garant für eine leistungsfähige Lösung.

Langlebig und zuverlässig

Bürstenlose 4-Pol-DC-Servomotoren Serie 32 … BX4Lange Lebensdauer, ein hohes, rastfreies Drehmoment und ein innovatives Design ohne Klebstoffverbindungen sind charakteristisch für die bürstenlosen 4-Pol-Antriebs-systeme von FAULHABER. Ergänzend zu den Antrieben im Durchmesser 22 mm ist die BX4 Serie nun auch mit 32 mm Durchmesser und entsprechendem Drehmoment verfügbar.

3242 … BX4 3268 … BX4

Durchmesser [mm] 32 32

Länge [mm] 42 68

Nennspannung [V] 12 / 24 24

Dauerdrehmoment [mNm] 56 97

Anhaltemoment [mNm] 282 718

Dynamische Leistung bei extrem flacher Steigung der n/M-Kennlinie

Wahlweise mit integriertem 3-Kanal-Encoder oder Speed Controller, optional auch als Zweidraht-Ausführung erhältlich

Auch verfügbar als Variante mit integriertem Motion Controller

www.faulhaber.com

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Jetzt auch mit 1024 Impulsen

www. faulhaber.com/news

Magnetische Encoder Serie IE3-256 (L)Die neuen Inkrementalencoder der Serie IE3-256 (L) mit robustem Gehäuse und einer kompakten Bauform von 22 x 18 mm wurden speziell auf die Kombination mit Motoren der CR- und CXR-Serie und Controllern der Serie SC 2804 oder MCDC 30xx ab gestimmt.

Die Encoder sind standardmäßig in vier werkseitig eingestellten Auflösungen von 32, 64, 128 oder 256 Impulsen verfügbar. Ein zusätzlicher Indexkanal sorgt insbesondere bei anspruchsvollen Positionier aufgaben für eine optimale Ansteue rung. Optional ist das Produkt in einer Linedriver-Version mit Differentialausgang verfügbar.

Modular kombinierbar

Neue Generation graphitkommutierter Antriebe DC-Kleinstmotoren Serie 26 … CXRHohe Dynamik, Langlebigkeit und ein attraktives Preis-/Leistungsverhältnis machen die neue Generation graphit-kommutierter DC-Kleinstmotoren zur interessanten Antriebslösung für zahlreiche Anwendungsbereiche.

Magnetische Inkrementalencoder Serie IE3-1024Aufgebaut in Single Chip Technologie nach dem magnetischen Prinzip sind die neuen Encoder der Serie IE3 jetzt werkseitig voreingestellt mit 32 bis zu 1024 Impulsen verfügbar. Kundenspezifische Auflösungen sind auf Anfrage erhältlich.

Robustes Gehäuse mit kompakten Abmessungen von 22 x 18 mm

Modular kombinierbar mit DC-Motoren der Serien CR und CXR sowie den bürstenlosen DC-Servomotoren der Serie BX4

Serienmäßiger Indexkanal zur besseren Ansteuerung bei Positionierbetrieb

Auch als Linedriver Version mit Differential-ausgang verfügbar

IE3-1024 (L)

Betriebsspannung [V] 4,5 … 5,5

Kanäle 2 + Index

Nennstromaufnahme [mA] 16

Impulse pro Umdrehung 32 … 1024

Drehzahl bis [rpm] 28 000

n E U h E i t E n

2642 … CXR 2657 … CXR

Durchmesser [mm] 26 26

Länge [mm] 42 57

Nennspannung [V] 12 / 24 / 48 12 / 24 / 48

Dauerdrehmoment [mNm] 23 35

Anhaltemoment [mNm] 150 302

Robuster Aufbau mit hochwertigen Materialien und unter Einsatz modernster Prozesstechnik

Durchmesserkonform kombinierbar mit Dreikanalencoder (optional mit Linedriver) und Getrieben

Ansteuerung wahlweise über Speed Controller SC 2804 oder Motion Controller MCDC 3006

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Zuverlässigkeit im internationalen Handel bestätigt

Als einer der wenigen Mittelständler erreicht FAULHABER den höchsten AEO-Status und gilt damit international

als Authorised Economic Operator, zu Deutsch „Zugelassener Wirtschaftsbeteiligter“.

Im Rahmen eines umfas-senden Audits durch das

Hauptzollamt wurden Qua-litäts- und Logistikprozesse

in Bezug auf die Einhaltung der weltweit verschärften Sicherheits-

vorschriften überprüft. Neben einer ord-nungsgemäßen Zollabwicklung, kor-rekter Buchführung und der Bonität eines Unternehmens gehört auch die Erfüllung bestimmter Vorgaben hinsicht-lich Warenein- und -ausgang, Lagerung sowie Verladung und Versand der Waren zu den Kriterien des Zertifizierungsver-fahrens. Bei der eingehenden Prüfung

konnte FAULHABER auf die bereits vor-handenen Zertifizierungen ISO 9001, 14001 und 13485 aufbauen. Dass nun auch die Vertrauenswürdigkeit im nati-onalen und internationalen Handel offi-ziell ausgezeichnet wird, bestätigt das langjährige Credo des multinationalen Konzerns: Ein hoher Qualitätsanspruch und gegenseitiges Vertrauen bilden die Grundlage dafür, dem Endkunden ein sicheres Produkt anbieten zu können.

Die EU-weit gültige Zertifizierung ist zeitlich nicht befristet, die Einhaltung der Vorschriften wird jedoch durch

regelmäßige Monitoring-Maßnahmen überprüft. Mit dem AEO-Status ist FAULHABER zu Vereinfachungen bei sicher heitsrelevanten Zollkontrollen berechtigt. Die Auszeichnung wird auch in Zukunft von immer größerer Bedeu-tung sein, Verhandlungen mit Dritt-ländern wie China, Japan und vor allem den USA sollen zu einer weltweiten Anerkennung der Zertifizierung führen.

fA U l h A B E r i n t E r n

Messekalender 2010HMI - Hannover Messe 19.04. – 23.04.2010 Hannover DE

MD&M BIOMEDevice 21.04. – 22.04.2010 Boston, MA US

MEDTEC 27.04. – 28.04.2010 Birmingham UK

FIEMA 27.04. – 30.04.2010 Bento Gonçalves BR

Electrosalon 04.05. – 07.05.2010 Budapest HU

PHARMINTEC 12.05. – 14.05.2010 Bologna IT

FCE PHARMA 25.05. – 27.05.2010 São Paulo BR

DRIVES & CONTROL 08.06. – 10.06.2010 Birmingham UK

EPMT 08.06. – 11.06.2010 Lausanne CH

TECHNO-FRONTIER 21.07. – 23.07.2010 Tokyo JP

FENASAN 10.08. – 12.08.2010 São Paulo BR

AUVSI's Unmanned Systems 24.08. – 27.08.2010 Denver, CO US

What's new in Processing 26.08.2010 Port Elizabeth ZA

MDA RUSSIA 28.09. – 01.10.2010 Moscow RU

Fenascuro 31.08. – 03.09.2010 Sertãozinho BR

Motek 13.09. – 16.09.2010 Stuttgart DE

What's new in Processing 16.09.2010 Ruslenburg ZA

Industriedagene 27.09. – 30.09.2010 Lillestrøm NO

MC&MT Expo 06.10. – 08.10.2010 Osaka JP

Vienna-tec 12.10. – 15.10.2010 Vienna AT

Taipei Int'l Robot Show 19.10. – 22.10.2010 Taipei TW

Subcontracting Fair 21.09. – 23.09.2010 Tampere FI

Elektronik 10 21.09. – 23.09.2010 Odense DK

PACTEC 21.09. – 24.09.2010 Helsinki FI

SPS/IPC/DRIVES ITALIA 19.10. – 21.10.2010 Parma IT

What's new in Processing 21.10.2010 Vaal ZA

Mechatronik 03.11. – 04.11.2010 Winterthur CH

Instrutec 17.11. – 19.11.2010 Tallinn EE

SPS/IPC/Drives 23.11. – 25.11.2010 Nürnberg DE

www.zoll.de » Stichwort: AEO

AUSGABE 1 | 2010 13

Mit dem epischen Fantasy-Abenteuer „Avatar – Aufbruch nach Pandora“ ent-führt Star-Regisseur James Cameron die Zuschauer mit einem verblüffend realen Raumeindruck in die faszinierende Welt dreidimensionaler Kinounterhaltung. Die beeindruckende Unmittelbarkeit der Auf-nahmen beruht auf einem völlig neuen Verfahren, mit dessen Erfindung Björn Hedén die Filmindustrie nachhaltig verän-dert hat. Für seine zukunftsweisende Kon-zeptions- und Entwicklungsleistung wurde dem über 80-jährigen Björn Hedén am 20. Februar 2010 der Technologie Oscar® der Academy of Motion Picture Arts and Sciences überreicht.

Bei der Entwicklung einer neuartigen Zoom-Funktion hatte der Schwede bei FAULHABER ein Antriebssystem gefunden, das sämt-liche Anforderungen erfüllt. In die Getriebeeinheit der Hedén Lense Control eingebaut, sorgt das kompakte zweistufige Frik-tionsgetriebe mit einem DC-Kleinstmotor von FAULHABER für eine gleichmäßige Bewegung der Kameralinse. Hedén ist seit fast 20 Jahren Kunde bei der schwedischen FAULHABER Ver- tretung Compotech. Diese profitiert als hundertprozentige Tochtergesellschaft der börsennotierten Addtech-Gruppe von finanziellen wie strukturellen Ressourcen des Mutterkonzerns und bewahrt gleichzeitig die Flexibilität und den Unternehmer-geist eines kleinen Unternehmens. Mit einem breit gefächerten Spektrum an industriellen Komponenten wie Antriebssystemen, Schaltern und magnetischen, isolierenden oder induktiven Sys-temen bietet Compotech seit vielen Jahren Qualität und Zuverläs-sigkeit auf dem neusten Stand der Technik. Ein großes Netzwerk an Marktführern ermöglicht die effiziente Recherche nach Pro-dukten, die alle Anforderungen einer Applikation erfüllen. Neben dem umfassenden Produktangebot zeichnet Compotech sich vor allem als erfahrener und dialogorientierter Dienstleister aus. In enger Zusammenarbeit mit den Kunden entwickeln erfahrene Applikationsingenieure industriegerechte Lösungen von der Klein-serie bis zum Volumenprojekt.

Die digitale 3D-Kameratechnologie eröffnet durch den

Einsatz hochpräziser Mikroantriebe beispiellose Möglich-

keiten für die Filmproduktion.

www.heden-engineering.comcompotech.seoscars.org/awards/scitech

Ausgezeichnet mit dem Technologie Oscar®

14

U n i - p r o J E K t A w A r d

In Zeiten steigender Energieknappheit und schwindender Rohstoffressourcen rückt die

Nutzung regenerativer Energien mehr und mehr in den Fokus wirtschaftlicher Betrach-

tungsweisen. Dabei nimmt die Sonnenenergie einen hohen Stellenwert ein. Ein Großteil

des derzeit kommerziell erzeugten solarthermischen Stroms wird von sogenannten

Parabolrinnen-Kraftwerken produziert.

Bei dieser solarthermischen Stromerzeu-gungstechnologie konzentriert die reflek-tierende Oberfläche einer parabolisch gekrümmten Spiegelfläche das Sonnen-licht auf ein Absorberrohr. Das darin befindliche Wärmeträgermedium wird durch die konzentrierte Solarstrahlung erhitzt und durch Rohre zu einem Dampf-erzeuger gepumpt, dem eine Dampftur-bine mit Generator nachgeschaltet ist. Um zu gewährleisten, dass die Parabolrinnen immer optimal angestrahlt werden, ist es unerlässlich, sie der Sonne nachzuführen.

Solarthermischer Parabolrinnen-Demonstrator

fAUlhABEr AwArd GEwinnEr dES JAhrES 2010

Diese Regelung muss überaus präzise sein, da bereits eine sehr geringe Abwei-chung vom Sollwert einen Wirkungsgrad von null zur Folge hat. Neben der Son-nenstandsnachführung ist insbesondere auch die Einwirkung von Wind nicht zu vernachlässigen. Bei großen Windge-schwindigkeiten kann die mechanische Belastung auf die segelförmigen Reflek-toren eine unzulässig hohe Verdrehung der Spiegelfläche bewirken. Als Folge wird auch dann der Absorber nicht mehr optimal bestrahlt.

AUSGABE 1 | 2010 15

Der FAULHABER Uni-Projekt AwardAlljährlich wird eine faszinierende Antriebslösung junger Nachwuchs entwickler mit dem FAULHABER Uni-Projekt Award ausgezeichnet. In Kürze können sich Studenten mit ihren Projekten bereits um die Auszeichnung 2011 bewerben.

Unter www.faulhaber.com/uni-projekt-award können sich Interessierte bereits jetzt registrieren, um sich bei Ausschreibungsbeginn automatisch benachrichtigen zu lassen.

www.faulhaber.com/uni-projekt-award

Für diese Regelung werden gleich- oder gegenläufige elektrische Antriebe einge-setzt. Gleich- oder Gegenlauf kann dabei bedeuten, dass zwei oder mehr Antriebe mit der gleichen Drehzahl arbeiten, aber auch, dass sie im Drehsinn gegenläufig arbeiten. Mechanisch ist das Problem bei-spielsweise über einen Zahnriemenantrieb oder ein Getriebe lösbar. Allerdings ist die-se Variante gerade bei verteilten Antrieben oft schwer zu realisieren. Deshalb ist für viele dieser Anwendungen eine mechatro-nische Lösung mit mehreren im Netzwerk betriebenen Antrieben wünschenswert. Mit dieser Problemstellung befassten sich die Studenten der Hochschule Bremen im Rahmen einer Projektarbeit. Aufgabe war es, einen Demonstrator zu entwickeln und herzustellen, der die Anforderungen hin-sichtlich Sonnenstands nach führung, Über-wachung der Winkeldifferenz sowie Schutz vor Störanfällen optimal erfüllt.

Das Projektteam der Hochschule Bremen entschied sich bei der Antriebslösung für

Herausgeber / Redaktion:

FAULHABER

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MINIMOTOR SA

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MICROMO

Clearwater / Florida · USA

Phone: +1 (727) 572 0131

Fax: +1 (727) 572 7763

Email: info@micromo.com

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Gestaltung:

Regelmann Kommunikation

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imprESSUm

den Einsatz von zwei DC-Kleinstgetriebe-motoren mit angebautem Encoder von FAULHABER. Bei der Wahl der passenden Motoren waren zwei Aspekte von beson-derem Interesse. Zum einen musste die geforderte Regelgenauigkeit erzielt wer-den, zum anderen musste das Haltemo-ment des Motors größer sein als das

www. hs-bremen.de

Moment, das durch den Rotationskörper des Demonstrators verursacht wird. Zwei FAUL-HABER DC-Kleinstgetriebemotoren der Serie 2842 mit Präzisionsgetriebe, angebautem Encoder und entsprechendem Motion Controller zur Ansteuerung erfüllten die gewünschten Anforderungen ideal. Im Schritt-motormodus positioniert der Motion Control-ler den Antrieb hochauflösend und ohne Schrittverluste bei jedem Impuls am Analog-eingang einen frei programmierbaren Schritt weiter. Der Impulsgeber ermöglicht es, auch bei dieser Betriebsart die volle Dynamik der Antriebe zu nutzen. Neben dem Schrittmotor-betrieb können über den Motion Controller auch definierte Anfahr- und Bremsprofile, Drehzahlsprünge oder Zielpositionierungen vorgegeben werden. Über den hohen Wir-kungsgrad und die hervorragenden Positio-niermöglichkeiten hinaus war die Zuverlässig-keit der robusten Antriebe ein weiteres maßgebliches Kriterium, sich für dieses Antriebssystem aus dem Hause FAULHABER zu entscheiden.

16

Hägar der Schreckliche

Firma

Vorname, Name

Abt./Funktion

Straße, Nr.

PLZ, Ort

Fon

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Antriebssysteme Katalog 2010-2011

Auf 420 Seiten präsentiert FAULHABER im neuen Katalog sein vielfältiges Produktprogramm für Klein- und Kleinstantriebssysteme. Übersichtliche Leistungs tabellen und ausführliche technische Informationen erleichtern die Auswahl und führen schnell und gezielt zu den detaillierten Beschrei-bungen und technischen Daten der einzelnen Komponenten.

Antriebssysteme

Katalog 2010-2011

Broschüre

d o K U m E n tAt i o n

1536 ... BSL

5,7 mNm

Serie

Bürstenlose DC-Servomotorensensorlos, optional mit Hall SensorenSMARTSHELL Technologie

Bürstenlose DC-Mikromotoren

Nutzen und Vorteile

■ Extrem klein und kompakt

■ Hervorragendes Leistungs-/ Volumenverhältnis

■ Bürstenlose Kommutierung:Lange LebensdauerKeine Funkenbildung

■ Sehr niedrige Betriebsspannung

■ Kombinierbar mit Getriebe, dadurch noch höhere Drehmomente

Funktion

Dieser kleinste, bürstenlose DC-Mikromotor ist auf der

selbsttragenden Spulentechnologie, System FAULHABER ,

aufgebaut. Der Motor besteht aus dem Gehäuse mit einer

dreiphasigen Wicklung als Stator und einem zweipoligen

NdFeB-Magneten auf durchgehender Welle als Rotor.

Passend zum Mikromotor wurde ebenfalls ein Mikro-

planetengetriebe in herkömmlicher Bauform mit Hilfe

der LIGA-Technik (Lithographie, Galvanik, Abformung)

entwickelt. Verwendet werden eine spezielle Evolventen-

verzahnung mit Modul 55 µm und Getriebestufe mit der

Untersetzung 3,6:1. Mikroantriebe mit dreistufi gem

Getriebe erzeugen ein Drehmoment von 150 µNm.

Der Antrieb wird in Serienfertigung unter Reinraum-

bedingungen produziert.

Bürstenlose DC-Mikromotoren erfordern eine externe,

elektronische Ansteuerung. Hierzu bietet FAULHABER

verschiedene Lösungen an.

Produktkennzeichnung

0206 H 001 B

Funktion

Die selbsttragende Spule mit Schrägwicklung, System

FAULHABER , die Platine, das laminierte Blechpaket und

das vordere Lagerschild sind bei den sensorlosen bürsten-

losen DC-Servomotoren der Serie SMARTSHELL eine

Einheit und werden in Spritzgusstechnik mit einem, über

herausragende mechanische und thermische Eigenschaften

verfügenden Kunst stoff (Flüssigkristallpolymer – FKP/LCP),

zusammengefügt.

Die Designkonzeption im Baukastensystem erlaubt die

Kombination der SMARTSHELL Motoren mit einer

großen Auswahl an Präzisiongetrieben. Das Anbringen

eines Sensor-Moduls am hinteren Ende des Motors

ermöglicht die Anwendung der Optionen BDS (Brushless

Digital Sensors = bürstenlose Digitalsensoren) und BAS

(Brushless Analog Sensors = bürstenlose Linearsensoren)

mit der entsprechenden Steuerelektronik.

Nutzen und Vorteile

■ Eisenlose Spulentechnologie, System FAULHABER

■ Hohe Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer

■ Breiter linearer Drehzahl-/Drehmoment-Bereich

■ Keine Funkenbildung

■ Kein Rastmoment

■ Dynamisch gewuchteter Rotor, ruhiger Lauf

■ Einfache Konstruktion

■ Erhältlich mit analogen oder digitalen Hall-Sensoren

Produktkennzeichnung

Bürstenlose DC-ServomotorenSensorlos, SMARTSHELL Technologie

2232 S 048 BSL

Bürstenlose DC-Mikromotoren

Nutzen und Vorteile

■ Extrem klein und kompakt

■ Hervorragendes Leistungs-/ Volumenverhältnis

■ Bürstenlose Kommutierung:Lange LebensdauerKeine Funkenbildung

■ Sehr niedrige Betriebsspannung

■ Kombinierbar mit Getriebe, dadurch noch höhere Drehmomente

Funktion

Dieser kleinste, bürstenlose DC-Mikromotor ist auf der

selbsttragenden Spulentechnologie, System FAULHABER ,

aufgebaut. Der Motor besteht aus dem Gehäuse mit einer

dreiphasigen Wicklung als Stator und einem zweipoligen

NdFeB-Magneten auf durchgehender Welle als Rotor.

Passend zum Mikromotor wurde ebenfalls ein Mikro-

planetengetriebe in herkömmlicher Bauform mit Hilfe

der LIGA-Technik (Lithographie, Galvanik, Abformung)

entwickelt. Verwendet werden eine spezielle Evolventen-

verzahnung mit Modul 55 µm und Getriebestufe mit der

Untersetzung 3,6:1. Mikroantriebe mit dreistufi gem

Getriebe erzeugen ein Drehmoment von 150 µNm.

Der Antrieb wird in Serienfertigung unter Reinraum-

bedingungen produziert.

Bürstenlose DC-Mikromotoren erfordern eine externe,

elektronische Ansteuerung. Hierzu bietet FAULHABER

verschiedene Lösungen an.

Produktkennzeichnung

0206 H 001 B

Funktion

Die selbsttragende Spule mit Schrägwicklung, System

FAULHABER , die Platine, das laminierte Blechpaket und

das vordere Lagerschild sind bei den sensorlosen bürsten-

losen DC-Servomotoren der Serie SMARTSHELL eine

Einheit und werden in Spritzgusstechnik mit einem, über

herausragende mechanische und thermische Eigenschaften

verfügenden Kunst stoff (Flüssigkristallpolymer – FKP/LCP),

zusammengefügt.

Die Designkonzeption im Baukastensystem erlaubt die

Kombination der SMARTSHELL Motoren mit einer

großen Auswahl an Präzisiongetrieben. Das Anbringen

eines Sensor-Moduls am hinteren Ende des Motors

ermöglicht die Anwendung der Optionen BDS (Brushless

Digital Sensors = bürstenlose Digitalsensoren) und BAS

(Brushless Analog Sensors = bürstenlose Linearsensoren)

mit der entsprechenden Steuerelektronik.

Nutzen und Vorteile

■ Eisenlose Spulentechnologie, System FAULHABER

■ Hohe Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer

■ Breiter linearer Drehzahl-/Drehmoment-Bereich

■ Keine Funkenbildung

■ Kein Rastmoment

■ Dynamisch gewuchteter Rotor, ruhiger Lauf

■ Einfache Konstruktion

■ Erhältlich mit analogen oder digitalen Hall-Sensoren

Produktkennzeichnung

Bürstenlose DC-ServomotorenSensorlos, SMARTSHELL Technologie

2232 S 048 BSL

1536 ... BSL

5,7 mNm

Serie

Bürstenlose DC-Servomotorensensorlos, optional mit Hall SensorenSMARTSHELL Technologie