Robotik unter Tage
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Robotik unter Tage
AUSGABE 2 | 2003 DSeite 6 SAU B E R KEIT I M A BWA SSE RN ET Z Robotik unter Tage FAULHABER Mikrosysteme Neuer Produktflyer erschienen DSeite 2 Flying Scorpion Bürstenlose DC-Servomotoren als Antriebslösung für FlyingProbe-Systeme DSeite 8 Neuheiten Erweiterung der Mikrosysteme-Palette – Akquisition von mymotors und MPS Maßstab 1:1 DSeite 11 Modernes Vorzeigeunternehmen: Landesbischof zu Besuch in Schönaich DSeite 12 Gewinnspiel: FAULHABER im FilmBusiness Special Effects mit Mikromotoren A P P L I K AT I O N A U T O M AT I O N Zuverlässige Antriebslösung für Flying-Probe-Systeme 2 KLEINE, BÜRSTENLOSE DC- Bei automatischen Testeinrichtungen für Elektronikschaltungen wird es immer schwieri- S E R V O M O T O R E N I M E I N S AT Z ger, den Einsatz herkömmlicher Nadelbettadapter zu rechtfertigen. Hohe Packungsdichte, in Kombination mit immer kürzer werdenden Produktlebenszeiten verhindern häufig, dass sich die Kosten für den Adapter amortisieren. Die Alternative sind so genannte Flying-Probe-Systeme, bei denen die Testprobes zu den einzelnen Testpads gefahren werden. Durch diese Flexibilität eignen sie sich besonders für den automatischen Test von Prototypen, in der Produkteinführungsphase, bei der Produktion kleinerer Stückzahlen oder vieler unterschiedlicher Baugruppen, wo sich die für Nadelbettadapter anfallenden Kosten nicht rechnen. Zur Weiterentwicklung von Flying-Probes mit beigetragen haben moderne DC-Servomotoren, die hohe Funktionalität, Leistung und Dynamik bei minimalem Bauvolumen bieten und sich einfach in die Applikation integrieren lassen. Kleinserien und Prototypen großer komplexer Backplanes mit hunderten von Steckverbindern oder Komponenten kostengünstig elektrisch zu testen ist eine technische Herausforderung. Die in Hamburg ansässige Firma Scorpion Technologies hat sich mit ihren Flying-ProbeTestern der jüngsten Generation dieser Herausforderung gestellt. Der Flying Scorpion (Bild 3 ) ist ein multifunktionales Backplane-Testsystem, mit dem sich präzise Tests mit hoher Geschwindigkeit durchführen lassen. In Verbindung mit dem CAD-Konvertierungsprogramm des gleichen Herstellers lassen sich selbst größte Backplanes mit hochpoligen Steckverbindern noch am selben Tag automatisch testen, an dem die CADDaten vorliegen. 1 Flexible Testmöglichkeiten: doppelseitig, dreidimensional und multifunktional Die prinzipielle Funktionsweise dieser flexiblen Testsysteme ist einfach zu verstehen. Zunächst positionieren Planarantriebe die beweglichen Joystick-Probes über den Testpunkten. Die so genannten Läufer sind je nach Ausbaustufe mit 2 bis 5 Probes bestückt. Die Tests sind dabei 2 beidseitig, also sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite der Backplanes möglich (Bild 4 ). Dank eines ausgeklügelten Dreiachspositioniersystems können sich die Testnadeln oder -cups frei in allen drei Raumachsen bewegen und auch unzugängliche Testpads seitlich in variablen, genau definierbaren Anstellwinkeln anfahren (Bild 1 ). Die entsprechenden Testkoordinaten lassen sich anhand der CAD-Daten errechnen und für die Positionierung nutzen. In allen drei Achsen wird dabei sehr präzise positioniert, um auch extrem kleine Testpads zu erreichen. Dadurch können z.B. auch DINLeisten, VHDM- oder HMZD-Stecker und Sockelverbinder zuverlässig kontaktiert werden. In der X- und Y-Achse beträgt die Genauigkeit ± 10 µm, in der Z-Achse ± 100 µm. Um diese hohe Positioniergenauigkeit zu gewährleisten, müssen die an den Achsen der Flying-Probes eingesetzten Antriebssysteme hohe Anforderungen erfüllen. Sie müssen beispielsweise möglichst spielfrei arbeiten. Gleichzeitig verlangt der Einsatz innerhalb eines bewegten Systems nach leichten Antrieben, die aber trotzdem vergleichsweise viel Leistung erbringen müssen. Immerhin sind Applikationfotos: Scorpion Technologies AUSGABE 2 | 2003 Multifunktionales Backplane-Testsystem, mit dem sich präzise Tests mit hoher Geschwindigkeit durchführen 3 die Flying-Probes für bis zu 12 Tests pro Sekunde ausgelegt. Weitere wichtige Forderungen der Applikation des Hamburger Unternehmens waren Wartungsfreiheit, Langlebigkeit und einfacher Service, um einen reibungslosen Betrieb der Testsysteme zu gewährleisten. Antriebe für die Flying-Probes: klein, leicht und leistungsstark Entschieden hat sich das Unternehmen letztendlich für Antriebslösungen aus dem Standardprogramm des Kleinmotorenspezialisten FAULHABER. An den drei Achsen jedes der beweglichen Test-Probes sind bürstenlose Servoantriebe der Serie 1628 eingesetzt (Bild 2 ). Der Seltenerd-Magnet des Rotors und die Faulhaber-Schrägwicklung verleihen diesen Motoren eine hohe Dynamik und Leistung bei verhältnismäßig kleinem Bauvolumen. Bei Drehzahlen bis 40.000 U/min, 11 W Abgabeleistung und einem Drehmoment von 2,6 mNm sind die Antriebe bei 16 mm Durchmesser lediglich 28 mm lang und wiegen nur etwa 30 g. Ein sehr fein laminiertes Blechpaket reduziert die Verluste durch Wirbelströme im Stator auf ein Minimum. Der Wirkungsgrad der Antriebe ist dadurch mit ca. 70% vergleichsweise hoch. Die Antriebe arbeiten praktisch verschleißfrei; ihre Lebensdauer wird grundsätzlich nur durch die Lebensdauer der Kugellager und der eingesetzten Elektronikkomponenten begrenzt. Wird der Motor bei den im Datenblatt empfohlenen Werten betrieben, ist eine durchschnittliche Lebensdauer von mehr als 10.000 Betriebsstunden zu erwarten. Die für die Applikation notwendige Untersetzung liefert eine direkt am Antrieb angebaute Spindel. lassen. Magnetischer Impulsgeber mit geringen Abmessungen Für eine präzise Positionierung ist es zwingend, die Ist-Position der Motoren zu kennen. Auch hierfür fand sich im „Antriebsbaukasten“ des Herstellers eine passende Lösung. Bei den am Flying Scorpion eingesetzten Achs-Positioniersystemen werden die aktuellen Positionen an jedem Motor mit einem magnetischen Impulsgeber erfasst, der pro Umdrehung 256 Impulse liefert. Die Impulsgeber bestehen aus einem am Rotor befestigten magnetischen Zahnring und einem Hybridschaltkreis. Der auf dem Hybrid integrierte Sensor wandelt die Magnetfelddifferenzen zwischen Zahnkopf und Zahnfuß in elektrische Signale um, die von einem integrierten Schaltkreis aufbereitet werden. An den Ausgängen stehen dann zwei um 90° phasenverschobene Rechtecksignale zur Verfügung, die die Systemsteuerung der Flying Probes anschließend weiterverarbeitet. Die einfach aufgebauten, robusten Impulsgeber sind sehr kompakt und lassen sich direkt am Motor anbauen. Sie werden am freien Ende der Motorwelle aufgesteckt und mit drei Schrauben fixiert. Sie verlängern den Antrieb lediglich um etwa 10 mm. Die Anschlüsse von Impulsgeber und Motor sind in der beschriebenen Anwendung in einem gemeinsamen Flachbandkabel geführt, was den elektrischen Anschluss deutlich vereinfacht. 4 Die Tests sind dabei beidseitig, also sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite der Backplanes möglich. Auch die mechanische Montage ist einfach und praxisgerecht. Die kompletten Antriebseinheiten müssen lediglich mit je drei Schrauben an der Achse fixiert werden. Die Antriebstechnik von FAULHABER ist damit ein wichtiger Bestandteil der neuen Testsysteme mit den präzise und mit hoher Geschwindigkeit positionierbaren Flying-Probes. www.scorpion-tech.com 3 A P P L I K AT I O N O P T I K 2 Miniaturisierte Antriebstechnik im größten „Fernglas“ der Welt Im Jahr 2004 wird auf dem Mount Graham im US-Bundesstaat Arizona das leistungsfähigste Einzel-Teleskop der Welt in Betrieb gehen (Bild 3 ). 1 Die Astronomen wollen damit vor allem weit entfernte Milchstraßensysteme, junge Doppelsterne und neu geborene Sonnen ins Visier nehmen. Im Prinzip ist dieses Large Binocular Telescope (LBT), das bei einer Höhe von mehr als 20 m über 600 t wiegt, ein überdimensionaler Feldstecher. Seine beiden Spiegel haben einen Durchmesser von jeweils 8,4 m und bilden zusammen ein ca. 100 m2 großes Auffangbecken für das Licht. So können sie auch noch die Strahlung leuchtschwacher Objekte am Rand des beobachteten Universums einsammeln. Das Zusammenspiel der beiden im Abstand von 14,4 m montierten Spiegel verleiht dem Teleskop dabei ein Auflösungsvermögen, das dem eines Fernglases mit 23 m Durchmesser entsprechen würde. Jeder Spiegel gleicht einer überdimensionalen „Honigwabe“ aus Borsilikat-Glas und wiegt 15,6 t. DREIACHS-POSITIONIERSYSTEM Um Dinge in Bewegung zu setzen, ist MIT DC-KLEINSTMOTOREN immer ein Antrieb nötig. Herkömmliche Technik baut aber vergleichsweise groß und ist für viele Anwendungen zu unhandlich. Der Trend zur Miniaturisierung hat jedoch mittlerweile in der Antriebstechnik deutliche Spuren hinterlassen. Kleine, leistungsfähige Elektromotoren mit wenigen Millimeter Durchmesser sorgen in den unterschiedlichsten Bereichen für bahnbrechende Neuentwicklungen. Davon profitiert nicht nur die industrielle Automatisierungstechnik, sondern zunehmend auch andere Bereiche. Moderne Miniaturantriebe treiben heute sogar die Wissenschaft voran, wie das folgende Anwendungsbeispiel aus der Astronomie beweist. Eine Kombination aus DC-Kleinstmotor, Encoder und spielarmen Planetengetriebe sorgt hier für die präzise Positionierung optischer Baugruppen. 4 Interferenz ist der Schlüssel zu hoher Bildschärfe Der Aufbau des Teleskops und der darin integrierten optischen Systeme garantiert den Wissenschaftlern eine hohe Flexibilität bei ihren Beobachtungen (Bild 1 ). So können sie mit jedem der Spiegel unabhängig voneinander dasselbe Objekt betrachten, durch leichtes Kippen der Sehachsen aber auch unterschiedliche Objekte studieren oder sich mit beiden Spiegeln ein und dasselbe Objekt mit höchstem Auflösungsvermögen vornehmen. Dabei hilft ihnen ein physikalischer Kunstgriff: AUSGABE 2 | 2003 5 Um die ungewöhnlich hohe Bildschärfe zu erreichen, werden die von jedem Einzelspiegel reflektierten Lichtstrahlen überlagert, das heißt zur Interferenz gebracht. Die Auflösung wird dadurch fast zehnmal besser als bei bisher üblichen Einzelteleskopen. Voraussetzung für eine reibungslose Funktion des LBT ist jedoch, dass die in den drei Partnerländern USA, Italien und Deutschland gefertigten Einzelkomponenten ohne Probleme zusammenarbeiten und auch unter den erschwerten Bedingungen am Einsatzort störungsfrei funktionieren. Immerhin ist der Mount Graham etwa 3.300 m hoch. Minusgrade, die mit bis zu 90 % recht hohe Luftfeuchtigkeit und teilweise extreme Temperaturschwankungen charakterisieren das Klima in dieser Höhenlage. Winkel von 36 Grad gedreht werden. Um dabei die erforderliche Positioniergenauigkeit zu gewährleisten, muss das System möglichst spielfrei arbeiten. Den an den Achsen eingesetzten Antrieben kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Hier fiel die Wahl auf Antriebslösungen aus dem Hause FAULHABER (Bild 2 ). Der klassische Glockenankermotor mit eisenloser Rotorspule bietet für solche Anwendungsbereiche sehr günstige Voraussetzungen. Die kleinen DC-Antriebe arbeiten auch unter widrigen Umgebungsbedingungen zuverlässig. Sie verkraften Umgebungstemperaturen zwischen –30 und +125 °C und lassen sich – entsprechend ausgelegt – auch durch hohe Luftfeuchtigkeit (bis 98 %) nicht beeinträchtigen. Ein wichtiger Grundgedanke für die Motorenauswahl war außerdem der sofortige und drehmomentstarke Anlauf des Gleichstrommotors nach Anlegen einer Spannung. Eine direkte Reaktion auf Steuersignale ist so sichergestellt. Die freitragende Kupferspule erlaubt außerdem eine sehr leichte Motorenausführung bei einem hohem Wirkungsgrad bis zu 80 %. Die an allen drei Achsen des Positioniersystems eingesetzten Motoren sind bei einem Durchmesser von 26 mm lediglich 42 mm lang; Bei Drehzahlen bis 6000 Umdrehungen pro Minute liefern sie eine Abgabeleistung von 23,2 W. Positioniereinheit für die Interferenzbildung Wenn durch Interferenzbildung ein hochauflösendes Bild entstehen soll, müssen die an beiden Spiegeln angebrachten optischen Baugruppen, die das reflektierte Licht bündeln und zur Überlagerung bringen, mit einer Genauigkeit von 5 µm positioniert werden. Zu diesem Zweck wurde von der Firma Feinmess, Dresden, ein Dreiachs-Positioniersystem entwickelt (Bild 4 ), das an den beiden Spiegeln des LBT die entsprechende Optik in die richtige Lage bringt. Dazu sind in horizontaler Richtung Distanzen bis 200 mm zu überwinden (Längspositionierung) und in vertikaler Richtung zum Fokussieren Entfernungen bis 50 mm. Gleichzeitig muss die optische Baugruppe bis zu einem 3 Kompakte Einheit: Motor, Getriebe und Impulsgeber In der beschriebenen Anwendung wurden die Motoren mit zweistufigen Planetengetrieben kombiniert, die mit einer Untersetzung von 16:1 arbeiten. Sie wer4 den stirnseitig auf den Motor geflanscht und überzeugen nicht nur durch die kompakte Bauform, sondern auch durch ruhigen Lauf und Langlebigkeit. Für den Einsatz am Positioniersystem wurde das Getriebespiel optimiert. Statt der bei Seriengetrieben üblichen Werte von etwa 1 Grad arbeiten diese Planetengetriebe mit einem Spiel von nur 12 Winkelminuten, gemessen an der Abtriebswelle. Für eine präzise Positionierung ist es zwingend, die Ist-Position der Motoren zu kennen. Bei den am LBT eingesetzten Positionierssystemen wird sie an jedem Motor mit einem optischen Impulsgeber erfasst, der pro Umdrehung 500 Impulse liefert. Mit einer Metallscheibenblende werden im Durchlichtverfahren zwei um 90 Grad phasenverschobene Ausgangssignale erzeugt. Der Indeximpuls ist mit dem Ausgang B synchronisiert (Bild 5 ). Für jeden der drei Kanäle gibt es invertierte Komplementärsignale. Der Impulsgeber wird am freien Ende der Motorwelle aufgesteckt und mit drei Schrauben fixiert. Die Versorgungsspannung für den Impulsgeber und den DC-Kleinstmotor sowie die Ausgangssignale werden über ein Flachbandkabel und einen 10-poligen Steckverbinder angeschlossen. Da die kompletten Antriebseinheiten aus Motor, Getriebe und Impulsgeber sehr kompakt aufgebaut sind, lassen sie sich problemlos in den Dreiachs-Positioniersystemen integrieren. Miniaturisierte Antriebstechnik trägt damit wesentlich dazu bei, dass das LBT der astronomischen Forschung eine neue Dimension erschließen kann. www.feinmess.de 5 APPLIKTION ROBOTIK Zugstarker Kanalroboter mit DCKleinmotoren K L E I N , S TA R K U N D Tausende Kilometer Rohrleitung unter der Erde erfüllen wichtige Aufgaben und müs- B E W E G L I C H U N T E R TA G E sen zuverlässig funktionieren. Kontrolle und Instandhaltung sind aber bisher nur bei großen Rohrdurchmessern von innen her möglich. Kleinere Kanäle bieten keinen Raum für Menschen, hier half bei Schäden bisher nur die teure Freilegung betroffener Rohrabschnitte. Neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Elektronik und Antriebstechnik erlauben jetzt aber auch die „innere“ Kontrolle und Wartung kleiner Kanäle. Da im Abwasserbereich alle Werkzeuge bei Zuverlässigkeit und Leistungsstärke erheblich gefordert werden, muss der Antrieb solcher Kanalroboter sehr robust ausfallen. Moderne DC-Glockenankermotoren erfüllen auch die gehobenen Ansprüche für den Einsatz im Rohrnetz. Applikationsfotos: Prokasro Die großen und weitläufigen, leider aber oft schon recht alten Kanalnetze in Kommunen und Firmen bedürfen regelmäßiger Wartung. Zunehmend müssen auch kleinere und größere Schäden behoben werden. Für diese Arbeiten im Rohrnetz hat der Kanalroboterspezialist PROKASRO ein umfangreiches Programm an unterschiedlichen Arbeitsgeräten entwickelt. Ausgehend vom autarken Einsatzwagen (Bild 1 ) mit Hilfsgeräten wie Generator, Kompressor, Wassertank und Steuerelektronik wird der Roboter per Kabelfernsteuerung und Bildschirm gelenkt. Gelöst wurde diese Aufgabe durch den Einsatz von DC-Kleinstmotoren mit eisenlosem Rotor aus dem Hause FAULHABER. Kabelschlepper Die Kanalroboter unterscheiden sich je nach Einsatzart in Baugröße, Werkzeugbestückung und anderen spezifischen Eigenschaften (Bild 2 ). Allen gemeinsam ist die Versorgung und Steuerung über ein Versorgungskabel. Das Kabel besteht aus 32 elektrischen Leitungen und je vier 6 Druckluft- und Wasserschläuchen. Diese 39 mm starke „Nabelschnur“ zieht der Roboter hinter sich durch das Kanalrohr. Standardlänge ist 120 m, aber auch Längen bis zu 200 m sind möglich. Bei dieser Länge und dem im Kanal immer vorkommenden Schmutz ist ein leistungsstarker Antrieb natürlich die Grundvoraussetzung für einen störungsfreien Betrieb. 1 Einsatzwagen mit Vollausstattung für autarken Roboterbetrieb. So wird beispielsweise eine Robotervariante gleich mit neun Motoren dieser Bauart ausgestattet, um einen flexiblen Betrieb unter der Erde zu gestatten. Als Antrieb dienen vier Achsen mit jeweils einem Antriebsmotor der Baureihe Serie 3557...CR. Der Motor ist mit einem Getriebe gekoppelt, um die Drehzahl und Zugkraft optimal anpassen zu können. AUSGABE 2 | 2003 Unterschiedliche Varianten der Roboter, je nach Einsatzzweck. www.prokasro.de 2 3 Einer der neun Antriebe des Kanalroboters, der 2342 … CR. Vorteil dieser Lösung: der gleiche Roboter kann mit größeren Rädern auch in größeren Rohren arbeiten; entsprechend abgestufte Getriebe reduzieren dabei die Drehzahl proportional zur Radgröße. Geschwindigkeit und Zugkraft werden so weitgehend unabhängig vom Raddurchmesser beibehalten; der Mann am Einsatzwagen kann wie gewohnt arbeiten. Für sicheren Halt sorgt ein Pneumatikzylinder, der die oberen Radpaare gegen die Rohrinnenseite drückt. Auch leichte Beschädigungen wie Risse oder Dellen im Rohr überwinden die gummibereiften Räder so mühelos. Die vereinte Zugkraft der vier Antriebsmotoren beträgt trotz ihrer geringen Größe rund 1000 N (oder umgangssprachlich 100 kg). Beweglicher Kopf Um nun im Rohr jede Stelle untersuchen und bearbeiten zu können, ist in der Vorderseite des Roboters eine drehbare Kamera und ein Druckluftfräser integriert. Auch hier sorgen DC-Kleinstmotoren für Bewegung. Ein weiterer Motor zwischen den Radantrieben lässt den Roboterkopf um seine Längsachse rotieren. Im Kopf selbst arbeitet ein DC-Motor in der Kippvorrichtung des Fräsers (Bild 3 ). Zwei kleinere Motoren erlauben den Kameraschwenk und steuern die Fokussiervorrichtung (Bild 4 ). eingesetzt werden kann. Er eignet sich aber auch für Rohrgrößen bis zu 600 mm. Als Niederspannungsmotoren mit einer Spannungsversorgung unterhalb 42 V entsprechen sie den Anforderungen des Betriebs unter Wasser. Der hohe Wirkungsgrad hält die Abwärme in dem gekapselten und mit Druckluft unter Überdruck gehaltenen Gehäuse in Grenzen. Ganz wesentlich ist auch das direkte Ansprechen auf Steuerbefehle. Das Abbild auf dem Monitor und der Roboter müssen sich quasi synchron bewegen, Verzögerungen durch Motorhochlauf müssen minimal ausfallen. Nur so kann nach kurzer Einarbeitung der Bediener den Roboter auch sicher im Rohr bewegen. Bewegliche Kamera: ein Schwenk- und ein FokussierMotor im Kamerakopf sorgen für scharfe Bilder. Kanalroboter mit moderner Kameraelektronik und Antriebskomponenten senken heute die Kosten für Überprüfung, Wartung und Reparatur von Kanalnetzen unter Tage. Optimal ausgelegte Antriebslösungen mit geringstem Bauvolumen sind dabei die Schlüsselkomponente, um auch in engen Rohren noch flexibel agieren zu können. Die Zuverlässigkeit der DC-Kleinstmotoren und ihr hoher Wirkungsgrad erlauben einen kompakten Aufbau. 4 Hauptvorteil der FAULHABER Antriebe ist hier ihre hohe Leistungsdichte, der Roboter baut daher so klein, dass er ab einem Rohrdurchmesser von 200 mm 7 NEUHEITEN FAULHABER-Gruppe übernimmt Hersteller von Penny-Motoren Erweiterung der MikrosystemeAktivitäten Die FAULHABER-Gruppe in Deutschland hat per 2. Juni 2003 die mymotors & actuators GmbH von der FAG Kugelfischer Georg Schäfer AG übernommen. Die Entwicklung und Produktion der Mikroantriebssysteme verbleiben im Hochtechnologiepark Wendelsheim in der Nähe der Universitätsstadt Mainz und werden von den dort beschäftigten Mitarbeitern weitergeführt. Die myonic AG mit Sitz in Biel (CH) hat die Entwicklung, Produktion und den Vertrieb ihrer Mikrosysteme rückwirkend per 1. Januar 2003 in eine eigenständige Firma überführt. Gleichzeitig hat sie 100% der Aktien der neu gegründeten MPS Micro Precision Systems AG an die FAULHABER-Gruppe in Deutschland/USA verkauft. Der Hauptsitz des neuen Unternehmens bleibt in Biel und alle 133 Mitarbeiter werden zu gleich bleibenden arbeitsrechtlichen Konditionen weiterbeschäftigt. Die mymotors & actuators GmbH wurde im Jahr 2000 als Spin-off des Instituts für Mikrotechnik Mainz, IMM, gegründet. Neben den Kompetenzen des IMM im Bereich der fein- und mikrotechnischen Fertigungs- und Montageverfahren war auch das Know-how der FAG Kugelfischer Georg Schäfer AG auf dem Gebiet der Feinstbearbeitung und Lagerungstechnologie sowie deren kaufmännisches und finanzielles Engagement für den Erfolg des Unternehmens entscheidend. Für die Geschäftsführer von mymotors, Herr Dr. Nienhaus und Herr Kleen, war der Verkauf an den Wunschpartner FAULHABER der bestmögliche Schritt für die Weiterentwicklung der mymotors & actuators GmbH. Auch für die FAULHABER-Gruppe ist der Kauf von strategischer Bedeutung. Der im Bereich Mikrosysteme führende Antriebshersteller erweitert damit sein Produktprogramm um die ultraflachen Axialfeldmotoren. Die unter dem Begriff Penny-Motoren bekannt gewordenen Mikroantriebe können vor allem in den Einsatzfeldern Medizin-, Informations-, Kommunikations- und Automatisierungstechnik sowie Unterhaltungselektronik ihre Leistungsvorteile voll ausspielen. Der extrem flache Aufbau der bürstenlosen DC-Motoren mit den im photolithographischen Prozess hergestellten Spulen macht diese Antriebe so einzigartig. www.mymotors.de 8 Die myonic AG ging Ende 2001 aus der RMB Roulements Miniatures Bienne hervor. Das 1938 gegründete Unternehmen gilt als Pionier im Bereich der miniaturisierten hochpräzisen Kugellager für die Uhren- und Flugzeugindustrie. Alparslan Kütükçüoglu, Geschäftsführer der myonic AG, sieht in dem Verkauf die optimale Voraussetzung für eine erfolgreiche Weiterentwicklung der Mikrosysteme-Aktivitäten der myonic AG. Dr. Fritz Faulhaber, Gesellschafter der FAULHABERGruppe, wertet den Kauf der MPS Micro Precision Systems AG ebenfalls als weiteren wichtigen Meilenstein: „MPS verfügt in den Bereichen Miniaturisierung und Präzisionsfertigung über einen in Fachkreisen unbestrittenen technischen Vorsprung. Für die FAULHABER-Gruppe bedeutet der Kauf vor allem aber auch, dass die strategische Ausrichtung auf Mikro-Antriebssysteme für die Medizinaltechnik, Automation und Telekommunikation weiter ausgebaut werden kann.“ Mit den bekannten und erfolgreichen Produkten der MPS Micro Precision Systems AG, z. B. den smoovy® Motoren, wird das Antriebsprogramm der Mikrosysteme von FAULHABER ergänzt und verstärkt. Damit bietet die FAULHABER-Gruppe im Bereich von 2 mm bis 8 mm Durchmesser das leistungsstärkste Spektrum an Mikro-Antriebssystemen und Komponenten mit unterschiedlichen Technologien an. www.mpsag.com AUSGABE ø 6 mm Maßstab 1:1 Brillant! Bürstenloser DC-Servomotor Serie 0620 … B Servoverstärker Serie BLD 2401 Zum klassischen DC-Kleinstmotor mit Edelmetallkommutierung präsentiert MINIMOTOR jetzt den bürstenlosen DC-Servomotor mit ebenfalls nur 6 mm Durchmesser. Damit steht in dieser Mikroklasse praktisch für jede Anwendung ein geeigneter Antrieb zur Verfügung. Der neue, elektronisch kommutierte DC-Servomotor erreicht eine noch höhere Dynamik und Leistungsausbeute als sein edelmetallkommutierter Bruder. Das Rotorträgheitsmoment beträgt nur 0,0095 gcm2, wobei ein Dauerdrehmoment von 0,33 mNm erreicht wird. Durch die für den Betrieb notwendige Ansteuerelektronik kann das Drehzahlniveau auf bis zu 50 500 rpm gesteigert werden. Dennoch ist diese Art von Motoren besonders langlebig. Die Ansteuerung für die Drehzahlregelung erfolgt mit dem neuen Servoverstärker Serie BLD 2401. Seine Linearität und der Wirkungsgrad von 90 % sind ausgezeichnet. Die Drehzahlkontrolle lässt sich mittels Jumper vorwählen. Die Drehzahlregelung und die Strombegrenzung werden mit zwei unabhängigen Potentiometern eingestellt. Passende Ganzmetall-Planetengetriebe (auch nur 6 mm) mit Untersetzungen von 4:1 bis 4.096:1 erlauben neben der mechanischen Drehzahlanpassung an die jeweilige Anwendung auch eine Drehmomenterhöhung auf bis zu 35 mNm. PRODUCTRONICA UND SPS FAULHABER präsentiert neueste Mikro-Antriebssysteme Ganz im Zeichen des neuen Mikrosysteme-Komplettprogramms standen und stehen die AusstellungsBereiche der FAULHABER Gruppe auf den wichtigsten Messen dieses Herbstes. So waren auf der Productronica in München zahlreiche Neuheiten aus diesem Bereich zu sehen: Sowohl edelmetallkommutierte als auch bürstenlose, sowohl Schrittmotoren als auch die ultraflachen Pennymotoren gaben sich die Ehre und sorgten beim Publikum für große Aufmerksamkeit. Die Mikrosysteme sind auch auf der SPS/IPC/Drives vom 25. bis 27. November in Nürnberg zu sehen, wo das gesamte Produktportfolio von FAULHABER gezeigt wird. Wer beide Messen verpasst haben sollte, kann sich auch auf der neu eingerichteten MikrosystemeWebseite von FAULHABER unter www.faulhaber.net informieren. www.faulhaber.net Neuer Flyer „Mikrosysteme“ Frisch gedruckt: Der neue Flyer „Mikrosysteme“ ist da und liegt dieser Ausgabe der FAULHABER info bei. www.minimotor.ch 2 | 2003 Sollten Sie ihn vermissen, war jemand schneller als Sie. In diesem Fall schicken Sie uns bitte eine Mail an [email protected] oder rufen Sie uns kurz unter Telefon +49(0)70 31/638-0 an. 9 IMPRESSUM Herausgeber / Redaktion: Die FAULHABER-Gruppe DR. FRITZ FAULHABER GMBH & CO. KG Schönaich · Germany Tel.: +49 (0)70 31/638-0 Fax: +49 (0)70 31/638-100 Email: [email protected] www.faulhaber.de MINIMOTOR SA Croglio · Switzerland Tel.: +41 (0)91 611 31 00 Fax: +41 (0)91 611 31 10 Email: [email protected] www.minimotor.ch MicroMo Electronics, Inc. Clearwater / Florida · USA Phone: +1 (727) 572-0131 Fax: +1 (727) 573-5918 Email: [email protected] www.micromo.com Gestaltung: Werbeagentur Regelmann Pforzheim · Germany Die FAULHABER info wird Kunden, Interessenten, Mitarbeitern und Freunden der Unternehmen der FAULHABER-Gruppe kostenlos zugestellt. Falls Sie dieses Magazin nicht bereits schon persönlich zugeschickt bekommen haben und Sie an den weiteren Ausgaben interessiert sind, lassen Sie sich bitte im Verteiler registrieren. Eine kurze E-Mail an die oben genannten Adressen genügt. 10 Award »TR 2003« für FAULHABER In diesem Jahr erhielt FAULHABER auf der Hannover Messe Industrie den begehrten Award des THOMAS Verlages für das innovativste Neuprodukt. Es handelt sich dabei um die Mikrosysteme, deren Highlight das kleinste, serienmäßig gefertigte Antriebssystem der Welt darstellt . Nur 1,9 mm im Durchmesser misst der bürstenlose Mikromotor. Passend dazu gibt es ein Mikroplanetengetriebe – ebenfalls mit einem Durchmesser von nur 1,9 mm. Eine externe Elektronik in der Größe einer DIL 28-ICFassung steuert das Ganze. Entwickelt wurde die Produktgruppe für neue Anwendungsbereiche, die bisher mangels geeigneter Mikroantriebe verschlossen geblieben sind, so z.B. in der Medizin für minimalinvasive Diagnose- und Operationstechniken oder für Miniaktuatoren in der Mess- und Montagetechnik. Mit der Auszeichnung wurden die Aktivitäten und Erfolge der FAULHABERGruppe diesem Bereich herausgestellt. U M W E LT- C O R N E R Verwerten statt Entsorgen Eine neue Maßnahme zum Schutz der Umwelt zeigt wieder einmal, dass die Schonung von wertvollen Ressourcen und Rohstoffen im Hause FAULHABER kein Lippenbekenntnis ist: Im gesamten Produktionsbereich sind vor kurzem spezielle Abfallbehälter aufgestellt worden, in denen beim Herstellungsprozess anfallendes, sauberes Papier gesammelt wird. Das Papier kann nun der Wiederverwertung zugeführt werden und wird nicht mehr wie bisher einfach nur entsorgt. So hilft jeder FAULHABER Mitarbeiter Wasser und Energie einzusparen und die Natur zu entlasten. AUSGABE FLACHMOTOREN 2 | 2003 INTERN 4 Klare Sicht im Trüben E VA N G E L I S C H E R L A N D E S B I S C H O F B E S U C H T FA U L H A B E R I N S C H Ö N A I C H MIT FTB-FLACHMOTOREN 1 Scheibenwischer gibt es in allen Formen und Größen. In der Regel werden sie aber nicht unter Wasser und zur Reinigung von Messsystemen 2 eingesetzt, wie in diesem Beispiel zur Erfassung Um den Kontakt zur Arbeitswelt zu pflegen, besucht von Trübungswerten. Eine anspruchsvolle Aufgabe der Bischof der Evangelischen Landeskirche einmal im Jahr ein Unternehmen. Diesmal sah das geistli- für den eingesetzten FTB-Antrieb. Die Trübungsmessung dient zur Kontrolle und Qualitätsüberwachung in der Trinkund Brauchwasseraufbereitung sowie im industriellen und im kommunalen Abwasserbereich. In einem standardisierten Messverfahren (90°-Streulichtverfahren,) wird dabei Infrarot-Licht ausgesendet, von den im Wasser enthaltenen Partikeln reflektiert und von 2 Empfängern ausgewertet (Bild 3 ). Das optische Messsystem befindet sich hinter Saphirglasfenstern in der gewinkelt abgeflachten Sensorfläche, eingebettet in einen Ø 40 mm Kunststoffschaft (Bild 1 : Trübungssensor CUS 31 von Endress + Hauser). Applikationsfotos und Grafik: E+H Ein humanes Vorzeigeunternehmen Für eine störungsfreie und genaue Messung muss die Sensorfläche frei von Belägen gehalten werden, besonders in stark verschmutztem Wasser. Ein FTB-Flachmotor der Serie 2008 ... SRG (Bild 4 ) treibt dazu einen Gummiwischer an, der in festgelegten Intervallen die Glasfenster reinigt (Bild 2 : Sensorfläche mit Wischer). Die Steuerung der Reinigungs- und Pausenzeiten erfolgt über den am Sensor angeschlossenen Messumformer. Wegen des kompakten Aufbaus des Sensors stand bei dem gezeigten Beispiel für den Wischer-Antrieb nur sehr wenig Bauraum zur Verfügung. Durch ihre niedrige Bauhöhe ließen sich die leistungsstarken FTB-Motoren mit Neodym-Magneten und Edelmetall-Kommutierung hervorragend in den Sensor integrieren und sorgen nun für Klarheit – nicht auf der Straße, sondern unter Wasser. 3 Seitenansicht des Sensors 3 2 1 5 4 1 Infrarot-Sender 2 Referenz-Diode 3 StreulichtEmpfänger 1 4 StreulichtEmpfänger 2 5 Partikel mit Medium Draufsicht auf Sensorfläche mit optischen Fenstern 1 3 4 Trübungsmessung nach ISO 7027/EN 27027 www.conducta.endress.com www.ftb-bertsch.de che Oberhaupt Gerhard Maier bei FAULHABER nach dem Rechten und erkundigte sich bei Mitarbeitern, Betriebsrat und Geschäftsführung nach Unternehmensphilosophie, Produkten, Betriebsklima und Zufriedenheit. Landesbischof Gerhard Maier (links) mit Otto Wolf (Mitte) und Hubert Renner von FAULHABER. Die Gespräche mit Bischof Maier und dem Sindelfinger Betriebsseelsorger Hartmut Zweigle drehten sich dabei größtenteils um die Anforderungen im modernen Arbeitsleben und die damit verbundenen Themen wie Arbeitszeiten, Familie und Beruf und Stress. „Die Automatisierung hat ständig zugenommen, früher gab es noch mehr Handarbeit“, weiß Zweigle, der die Firma FAULHABER drei- bis viermal im Jahr besucht, um vor Ort mit den Beschäftigten über deren Probleme zu sprechen. Doch ist das Schönaicher Unternehmen so etwas wie eine Vorzeigefirma, „in der es recht human zugeht“, so der Geistliche. Nicht zuletzt durch die guten Kontakte zur Geschäftsleitung hat Zweigle denn auch die Visite des Bischofs in die Wege geleitet – und der war, wie er sagte, sehr angetan von der Arbeitsmoral und Disziplin der Beschäftigten. 11 GEWINNSPIEL We create motion (pictures) – Matrix Special Effects mit FAULHABER Motoren Am 5. November ist es soweit: weltweit startet in den Kinos an diesem Tag der – „Revolutions“ titulierte – dritte Teil der bereits jetzt legendären Filmtrilogie „Matrix“. Die außergewöhnliche Story sowie die Special Effects der Filme haben dafür gesorgt, dass der erste und zweite Teil in kürzester Zeit Publikums- und somit auch Kassenschlager wurden. Zu einem gewissen Teil ist daran auch die FAULHABER-Gruppe beteiligt; denn schließlich wurden bei verschiedenen Spezialeffekten die Kameras von ihren Kleinmotoren gesteuert – etwa bei einem rasanten 360°-Schwenk rund um eine in der Luft schwebende Gruppe von Menschen. E R L E B E N S I E M I T FA U L H A B E R AT E M B E R A U B E N D E S Z E N E N U N D S PA N N E N D E A C T I O N : Gewinnen Sie zwei von 10 x 2 Eintrittskarten für „Matrix Revolutions“ in einem Kino in Ihrer Nähe. Mehr Information? Gerne! Senden Sie mir bitte die angekreuzten Kataloge: FAULHABER Antriebssysteme Katalog 2003/2004 ARSAPE Schrittmotoren Übersichtsprospekt FTB Flachläufer Katalog 12 Senden Sie uns einfach ein Fax an die 0 70 31/638-83 21 oder eine E-Mail mit Ihrer Adresse und dem Stichwort „Matrix“ an [email protected]. Einsendeschluss ist der 5. Dezember 2003. Das Gewinnspiel gilt nur in Deutschland. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Mitarbeiter von Unternehmen der FAULHABER-Gruppe können leider nicht teilnehmen. Ich möchte am Matrix-Gewinnspiel teilnehmen Firma PLZ, Ort Vorname, Name Fon Abt./Funktion Fax Straße, Nr. E-Mail