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O+P Fluidtechnik 11-12/2017

O+P Fluidtechnik 11-12/2017

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL MESSTECHNIK z POSITIONSMESSUNG: UNTERSCHIEDLICHE ANSÄTZE IN MOBILEN ARBEITSMASCHINEN y Winkel Neigung Weg HYDAC hat diese Entwicklungen einerseits als Sensorhersteller und andererseits als Anbieter von Systemlösungen mit begleitet und daraus ein umfangreiches Erfahrungswissen aufgebaut. Darauf gründet dieser Fachbeitrag, der sich mit Sensoren zur Erfassung von Positionen und Bewegungen in mobilen Arbeitsmaschinen beschäftigt und verschiedene Alternativen vorstellt. MEHR ALS NUR STANDARDLÖSUNGEN Auf der Basis moderner bzw. neuer Sensortechnologien wurden in den letzten Jahren Sensoren zur Positionserfassung entwickelt, die im Hinblick auf Genauigkeit, Dynamik und applikationsgerechter Robustheit nennenswerte Leistungsverbesserungen bieten. Applikationen, die eine Positions- bzw. Bewegungserfassung erfordern, sind beispielsweise Schwingungsdämpfung, Lastmomentbegrenzung, voll- und teilautomatisierte Arbeitsfunktionen, Arbeitsbereichsbegrenzung, Abstützung sowie Geschwindigkeits- oder Bahnsteuerungen. Typische Anwendungen hierfür findet man in Agrarmaschinen, Baumaschinen, Kommunalmaschinen sowie Autor: Dipl. Ing. Ralf Leinenbach, Leiter Vertrieb, HYDAC ELECTRONIC GMBH, Saarbrücken x Im Zuge der Weiterentwicklung mobiler Arbeitsmaschinen müssen Maschinenfunktionen immer schneller und präziser ausgeführt werden. Dies ist erforderlich, um die vorgegebenen Entwicklungsziele zu erreichen – wie beispielsweise die Steigerung der Produktivität und der Arbeitsqualität oder eine Arbeitserleichterung für den Maschinenbediener. Es liegt auf der Hand, dass Sensoren in den Regelkreisen der einzelnen Maschinenfunktionen dabei eine wichtige Rolle spielen. Maschinen der Hebe- und Fördertechnik. Viele Arbeitsfunktionen müssen entsprechend der Risikoanalyse eine erhöhte funktionale Sicherheit erfüllen. Hieraus leitet sich auch für Sensoren ab, dass diese nicht nur in der Standardausführung, sondern auch in Ausführungen mit erhöhter funktionaler Sicherheit benötigt werden. Die unterschiedlichen Forderungen an die Messgenauigkeit und die Messdynamik sowie die applikationsbedingten Einbaumöglichkeiten führen zur Feststellung, dass es „den“ überall passenden Sensor zur Positionserfassung nicht gibt. Aus einer Vielzahl verschiedener Produkte mit unterschiedlichen Messverfahren, die alle ihre Stärken und Schwächen besitzen, empfehlen sich aktuell vor allem zylinderintegrierbare lineare Wegsensoren, Winkelsensoren und Neigungssensoren, welche um die Verwendung in den zuvor erwähnten Applikationen konkurrieren. WO SIND DIE UNTERSCHIEDE? Vor einem Vergleich der Leistungsmerkmale anhand applikationsrelevanter Kriterien werden die einzelnen Sensorprinzipien im Grundsatz vorgestellt. 34 O+P Fluidtechnik 11-12/2017

MESSTECHNIK 01 Wegsensoren HLT 1100 HLT 724 HLT 724 Magnetisch-induktiv zur Vollintegration in Hydraulikzylindern HLT 1100 Magnetostriktiv Berührungslos, mit Targetmagnet Messbereiche: 5 cm bis 40 cm Auflösung: 0,5 mm Kopfdurchmesser: 20 mm / 24 mm Stab: 8 mm Berührungslos, mit Targetmagnet Messbereiche: 5 cm bis 2 500 cm Auflösung: 0,1 mm Kopfdurchmesser: 48 mm Stab: 10 mm SIL 2 / PLd in Kategorie 2 und 3 02 Winkelsensoren HAT 1000 HAT 3000 HAT 1000 / HAT 3000 Magnetisch, berührungslos, HALL-Sensoren Messbereiche: bis 360° Auflösung: 12 bit .. 18 bit SIL 2 / PLd in Kategorie 2 und 3 Lineare Wegsensoren werden vorrangig in Hydraulikzylindern integriert, wobei die Montageart der Vollintegration, d. h. der Sensor befindet sich komplett im Zylinder, aus Robustheitsgründen favorisiert wird. Das Messsignal wird über eine Kabelverbindung oder über einen am Zylinder montierten Flanschstecker nach außen geführt. Für die Messfunktion werden verschiedene Messprinzipien eingesetzt. Aktuell bilden überwiegend magnetostriktive, magnetische, magnetisch-induktive oder induktive Messverfahren die Basis für Linearwegsensoren in den verschiedenen Maschinenfunktionen. Größere Messlängen (typisch bis 3 m) werden in der Regel mit magnetostriktiven Wegsensoren erfasst. Für kürzere Messlängen sowie für Kleinzylinder mit geringem Durchmesser eignen sich vor allem magnetisch-induktive oder magnetische Messprinzipien (z. B. auf Hall-Sensorbasis). Potentiometrische Messprinzipien sind verschleißbehaftet und haben bereits seit vielen Jahren robustheitsbedingt an Bedeutung verloren (Bild 01). Winkelsensoren arbeiten meist auf der Basis potentiometrischer, optischer oder magnetischer Messprinzipien. Auch hier verlieren potentiometrisch arbeitende Sensoren robustheitsbedingt an Bedeutung. Ebenso scheiden optische Messverfahren oft auf Grund von Umweltbedingungen aus (z. B. Betauung). Als sehr robust haben sich Winkelsensoren mit einem magnetischen Messverfahren gezeigt, die Hall-Sensorelemente verwenden. Im Standard bieten diese Auflösungen im Bereich von 12 bis 14 bit. Für höhere Ansprüche stehen heute auch Sensoren mit einer Auflösung von 16 bit und mehr zur Verfügung, was lange nur mit optischen Sensoren erreichbar war (Bild 02). Auf der Basis neuer Technologien sind in den letzten Jahren leistungsstarke Neigungssensoren entstanden, mit denen in einigen Applikationen nennenswerte qualitative Verbesserungen erreichbar POINTIERT SENSOREN IN DEN REGELKREISEN SPIELEN EINE WICHTIGE ROLLE ANFORDERUNGEN BEZÜGLICH MESSGENAU- IGKEIT UND -DYNAMIK ENTSCHEIDEND IM ENTSCHEIDUNGSPROZESS STETS DIE GESAMTKOSTEN BETRACHTEN Auf den bevorstehenden Leitmessen werden dem Publikum innovative Maschinen gezeigt, die im Kontext von Precision Farming oder Smart Construction über präzisere, schnellere, leistungsfähigere und bedienerfreundlichere Funktionen verfügen und für deren Umsetzung die Erfassung von Positionen und Bewegungen oft einen Schlüsselbaustein in der Regelkette bilden. Besucher der Agritechnica (Halle 17, Stand H13) oder auch der SPS Drives (Halle 4A, Stand 401) sind gerne eingeladen, sich am HYDAC-Stand über ein breitbandiges Sensorprogramm und mehr zu informieren. O+P Fluidtechnik 11-12/2017 35

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