Band mit Vorteil

Technik konkret

Positionssensorik – Wegband-Sensoren spielen da ihre Stärke aus, wo auf kleinem Raum häufig umgelenkt werden muss und Temperaturschwankungen bei Seilzug-Sensoren zu Ausfällen führen.

24. Mai 2012

Mobile Arbeitsmaschinen stellen besondere Anforderungen an die Positionssensorik: So bringen die häufigen Umlenkungen sowie die starken Temperaturschwankungen die bislang verwendeten Seilzug-Sensoren oft an ihre Grenzen. Bei einem Einsatz im Kühlhaus beispielsweise sind Seilzug-Sensoren ständigen Temperaturwechseln von ca. –30 bis +20 Grad Celsius ausgesetzt, vor allem, wenn die Seile zusätzlich noch über Umlenkrollen laufen müssen. Um eine hohe Biegewechselzahl zu erreichen, werden Seilkonstruktionen von 7 x 7 oder 1 x 18 benutzt und die Seile mit Polyamid 12 umhüllt. Das löst das Problem jedoch nicht: Da PA12 bis zu sechs Prozent Wasser enthält, gefriert der Mantel bei tiefen Temperaturen. In der Folge bricht der PA-Mantel, und das Seilzug-basierte Wegsensor-System versagt über kurz oder lang.

Eine bessere Alternative sind Messbänder aus Edelstahl, wie sie ASM bei der Wegband-Produktlinie Positape verwendet. Die Wegband-Sensoren verwenden ein nur 0,08 Millimeter dünnes Messband aus Edelstahl ohne jegliche Markierungen. Die Positionsbestimmung erfolgt stattdessen mittels analoger oder digitaler Drehwinkelgeber bzw. Encoder, die mit der Bandtrommel direkt gekoppelt sind und den Drehwinkel der Trommel messen, die das Messband aufwickelt. Wenn das Messband nicht durch äußere Einwirkung wie Knicke, Kerben oder Beulen beschädigt wird, hat es bei mehrfachem Umlenken gegenüber einem Wegseil-Sensor eine sehr viel höhere Lebensdauer. Tests haben ergeben, dass sogar doppeltes Umlenken in gegenläufiger Richtung spielend bewältigt wird und zu Ergebnissen führt, die mit Seilen nicht möglich sind. Derzeit bietet ASM Wegbandsensoren mit einer Messlänge bis 25 Meter, etwa zur Positionsbestimmung der Seitenausleger von mobilen Kränen und Plattformen.

Oft werden kleine, kompakte Wegband-Sensoren benötigt. Kleine Baugrößen lassen sich nur erreichen, indem man wie bei der Wegband-Technologie sehr dünne, flexible Bänder aus hochwertigem Edelstahl verwendet und diese nicht nebeneinander über die Trommel wickelt, sondern übereinander. Die Vorspanneinheit besteht in diesem Fall aus einer Flachspiralfeder, die koaxial zur Wickeltrommel angeordnet oder in diese integriert ist. Bei der Auswertung wird die Zahl der jeweils erfolgten Wicklungen berücksichtigt. Die Korrektur der variablen Wicklungslänge erfolgt selbstlernend durch ein mehrmaliges, vollständiges Abziehen des Messbands von der Wicklungstrommel in definierten Längenschritten. Eine elektronische Linearisierung über die Signalausgänge bestimmt die wahre Messlänge. In der Regel sind hier Linearitätswerte von 0,25 Prozent ausreichend, für Anwendungen mit höheren Anforderungen an die Linearität unterstützen die Wegband-Sensoren jedoch auch Werte von bis zu 0,01 Prozent.

In den Wegband-Sensoren von ASM werden ausschließlich magnetische Multiturn-Absolut-Encoder eingesetzt, mit denen sich die extremen Umweltbedingungen bewältigen lassen. Im Gegensatz zu optischen Encodern sind sie beständig gegen Schmutzstoffe, Späne, Öl und Wasser sowie robust gegenüber Stößen, Vibrationen und Temperaturschwankungen. Zudem arbeitet die komplett vergossene Sensorelektronik auch dann zuverlässig, wenn in das Gehäuse Wasserkondensat eindringt.

Klaus-Manfred Steinich, Geschäftsführer ASM GmbH

Erschienen in Ausgabe: 04/2012