O+P Fluidtechnik 7-8/2020

SENSORTECHNIK

SENSORTECHNIK HYPERWAVE-WEGAUFNEHMER MIT NEUER SENSORTECHNIK PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Gefran hat hochpräzise magnetostriktive Wegaufnehmer auf den Markt gebracht. Die eingesetzte Hyperwave-Sensortechnologie unterdrückt Rauschen und verbessert das Messergebnis. Die Bandbreite der produzierten Varianten ermöglicht den Einsatz in vielen Anwendungsbereichen. Gefran will damit sogar neue Branchen und Märkte für Messungen mit Wegaufnehmern gewinnen. Gefran ist ein führender Lösungs- und Komponentenanbieter für die Bereiche Automatisierung, Antriebstechnik und Sensorik mit Hauptsitz in Italien. Seit rund 50 Jahren entwickelt und fertigt das Unternehmen Wegaufnehmer zur Erfassung von Position und Weg verfahrender Maschinenteile. Die neuesten Modelle des Unternehmens sind magnetostriktive Wegaufnehmer. Sie arbeiten berührungslos und sind damit verschleiß- und wartungsfrei. Ihre Lebensdauer ist nahezu unendlich, bei gleichbleibend hoher Genauigkeit von bis zu 0,01 %. Die Auflösung des Ausgangssignals beträgt bis zu 0,5 µm. „Magnetostriktive Wegaufnehmer lassen sich problemlos in Hydraulikzylindern einsetzen,“ berichtet Kai Weigand, Produktmanager für den Bereich Sensorik bei Gefran. „Ihr Gehäuseaufbau entspricht einer hohen IP-Schutzklasse, deshalb sind die Geräte besonders beständig gegen Verschmutzungen und hohe Drücke.“ Aufgrund ihrer Eigenschaften eignen sich die Sensoren auch ideal für hydraulisch bewegte Achsen. Zu den weiteren Vorteilen des magnetostriktiven Messprinzips gehört die parallele Messung von zwei oder mehr Positionsgebern. Darüber hinaus kann bei Inbetriebnahme einer Anlage die Referenzfahrt entfallen, da es sich um eine absolute Wegmessung handelt. Autor: Fabian Ehing, Sensor Sales Specialist, Gefran Deutschland GmbH, Seligenstadt HYPERWAVE: WENIGER RAUSCHEN UND MEHR PRÄZISION Neuere Modelle der Wegaufnehmer stattet Gefran mit der Hyperwave- Technologie aus. Diese ermöglicht stärkere Rauschunterdrückung und höhere Resistenz gegen mechanische und elektromagnetische Einflüsse. „Dank einer veränderten Anordnung der Empfängerspule wird der longitudinale Wellenanteil mechanisch ausgeblendet und nur der gewünschte torsionale Signalanteil geht in die Messung ein“, erläutert Weigand. Das Signal-Rausch-Verhältnis ist dadurch um ein 15-faches besser als bei den Vorgängermodellen. „Damit haben wir zum einen erreicht, dass das Signal wesentlich stabiler gegenüber Vibrationen und Schock ist. Zum anderen können wir eine hohe EMV- Störfestigkeit garantieren sowie einen durchgehend präzisen und kontinuierlichen Betrieb.“ Die Positionsbestimmung erfolgt durch die Wechselwirkung zweier Magnetfelder: Das Erste wird durch einen Stromimpuls entlang des gesamten Sensors erzeugt. Es interagiert mit dem Zweiten, einem Positionsmagneten, der an der bewegten Achse befestigt wird. WAHLWEISE PROFIL- ODER STABBAUFORM Die neuen Wegaufnehmer produziert Gefran sowohl in Profil- als auch in Stabbauweise. Die Profilvariante ist universell einsetzbar und lässt sich mit Halterungen direkt an der zu messenden Struktur montieren. Der Positionsgeber ist wahlweise frei oder geführt. Die Wegaufnehmer in Stabbauform aus Edelstahl AISI 316L eignen sich vor allem für den Einbau in Hydraulikzylindern mit Betriebsdrücken bis 350 bar und erfassen dort die Position des Kolbens in Echtzeit. Sie können dank einer magnetischen Schwimmerausführung auch als Füllstandsensor verwendet werden. Beide Bauformen sind mit Analogsignal oder digitalen Schnittstellen ausgestattet und kommunizieren über die Protokolle CANopen, Profibus und ProfiNET. Dabei ermöglicht die große Auswahl an Analogausgängen die direkte Messung von Weg und Geschwindigkeit sowie die inverse Messung mit höchster Präzision und maximaler Wiederholgenauigkeit bei einem sehr geringen Nichtlinearitätsfehler. Hyperwave-Sensoren eignen sich je nach Ausstattung für ein breites Temperaturspektrum von -30 ° C bis +90 °C und beweisen auch bei Extremwerten hohe Zuverlässigkeit. Zudem sind die Geräte mit 28 O+P Fluidtechnik 2020/07-08 www.oup-fluidtechnik.de

SENSORTECHNIK einem wasserdichten Gehäuse nach Schutzart IP67 ausgestattet und eignen sich für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen. FÜR JEDE ANWENDUNG DIE PASSENDE VARIANTE Beide Hyperwave-Bauarten bietet Gefran in drei Varianten an: General mit einem Messbereich von bis zu 1 500 mm, Plus bis zu 2 500 mm und Advanced bis zu 4 000 mm. Zu den typischen Anwendungen im Advanced-Bereich der Hyperwave-Serie gehört die Messung der Werkzeugbewegung in Spitzgießmaschinen. „Im Spritzguss spielt vor allem die Genauigkeit eine Rolle und dass die Wiederholbarkeit gegeben ist sowie natürlich die Schock- und Vibrationsfestigkeit des Sensors“, erzählt Weigand. Über die Positionsmessung des Werkzeuges kann sichergestellt werden, dass die Maschinenbewegungen insgesamt sicher aufeinander abgestimmt sind und Kollisionen z. B. mit Greifrobotern ausgeschlossen werden. Gerade in Spritzgussprozessen kommt es häufig auf Reaktionen im Bereich von Millisekunden an“, so Weigand weiter. Auch für die Gleichlaufregelung – zum Beispiel bei der Steuerung von Zylindern in Metall-, Kunststoff- oder Gummipressen mit Messungen im Mikrometerbereich – sind die Wegaufnehmer der Advanced-Serie von Gefran bestens geeignet. Dabei bewegen sich beim Zufahren der Presse vier Zylinder. Um ein Verkanten in der Maschine oder Unebenheiten beim Pressen des jeweiligen Bauteils zu vermeiden, ist ein exakter Gleichlauf der Komponenten wichtig. Jeder Zylinder muss daher eine eigene Servoregelung und ein eigenes Wegmesssystem bekommen, damit die jeweilige Position bis auf 10 µm genau gleich ist. Die Wegaufnehmer der Plus-Serie eignen sich zur Positionserfassung in Anwendungen, die keine besonders hohe Auflösung erfordern, aber z. B. eine hohe Beständigkeit gegen Vibrationen und Stößen – wie bei Wickelanwendungen – oder einen erweiterten Einsatztemperaturbereich haben wie beispielsweise Siebwechsler in Kunststoff-Recycling-Maschinen. „Der flüssige Kunststoff wird von Verunreinigungen befreit, indem er durch ein Metallsieb gedrückt wird“, erklärt Weigand. „Siebwechsler können über Druckmessungen erkennen, wenn das Sieb ausgetauscht werden muss.“ Durch eine hydraulische Bewegung wird dann das alte Sieb herausgezogen und das Neue eingesetzt. In anderen Applikationen kommt es in erster Linie auf die Wirtschaftlichkeit, Robustheit und Langlebigkeit der magnetostriktiven Weggeber an. Dazu zählen unter anderem Dosieranwendungen oder die Tänzerregelung in der Spulen- und Wickeltechnik. Hier finden die verschleißfreien Sensoren der General-Serie Verwendung. ERSCHLIESSUNG NEUER MÄRKTE Kontinuierliche Investitionen in Forschung und Entwicklung sowie eine enge Zusammenarbeit mit renommierten Universitäten unterstützten die Entwicklung der Hyperwave-Technologie. „Unsere Kunden profitieren von der Inhouse-Produktion der Sensorelemente unserer Wegaufnehmer, durch die wir eine besondere Genauigkeit bei der Messung sowie eine hohe Flexibilität bei der Installation und der Anpassung an andere Systeme gewährleisten können“, so Weigand abschließend. Dank ihrer hohen Präzision, Robustheit und Kompaktheit können die innovativen Linearwegaufnehmer zukünftig sogar ganz neue Branchen und Applikationen bedienen: Mögliche Anwendungsszenarien finden sich zum Beispiel in der Holzverarbeitungsindustrie in Sägewerksanlagen oder in der Metallindustrie zur Walzspaltmessung in Walzwerken sowie in der Reifenindustrie für die Vulkanisierung. Fotos: Gefran www.gefran.de POINTIERT MEHR PRÄZISION DURCH WENIGER RAUSCHEN HOHE RESISTENZ GEGEN MECHANISCHE UND ELEKTROMAGNETISCHE STÖRUNGEN DREI VARIANTEN MIT MESSBEREICHEN VON 1,5 – 4 M BREITES EINSATZSPEKTRUM INTERESSANT FÜR NEUE MÄRKTE 01 Durch die Anordnung der Empfängerspule (u. r.) blenden Hyperwave-Sensoren den longitudinalen Wellenanteil mechanisch aus, nur der torsionale Anteil wird gemessen 02 Die Hyperwave- Sensoren sind in den Bauformen Stab und Profil für verschieden lange Messwege sowie mit verschiedenen Schnittstellen erhältlich