Eingebaute Qualität

Sensorik

Positionssensorik – In die Hydraulikzylinder integrierte magnetostriktive Sensoren übernehmen zuverlässig jede Positionieraufgabe in Maschinen der Bau-, Land- oder Materialwirtschaft.

27. August 2012

Eine Voraussetzung zum automatisierten Einsatz von elektrohydraulischen Antrieben in mobilen Maschinen ist eine sichere Kontrolle der Kolbenposition im Hydraulikzylinder mit Hilfe eines zuverlässigen elektronischen Feedbacksystems. Eine sichere und elegante Lösung dieser Aufgabe ist ein direkt in den Zylinder integrierter Positionssensor, der dort vor den rauen Einsatzbedingungen in der Bau-, Land- oder Materialwirtschaft geschützt ist. Als besonders vorteilhaft erweisen sich hier die berührungslos und absolut messenden magnetostriktiven Positionssensoren aus der Serie Temposonics MH des Sensorikspezialisten MTS aus Lüdenscheid. Das vollständig staub- und wasserdichte Metallgehäuse sowie ein speziell entwickeltes eigenes M12-Steckersystem mit Schutzart IP69K nach DINEN60529 hält selbst Reinigungsmaßnahmen mit Hochdruckreinigern stand. Die einfache und in Sekundenschnelle erledigte Klickmontage benötigt keine zusätzlichen Werkzeuge und verringert die Montagezeit. MTS liefert den Sensor fertig konfektioniert mit dem Steckersystem aus. Der Kontaktträger ist bereits an die Aderleitungen des Sensors angeschlossen. Durch eine entsprechende Bohrung in der Zylinderwand lässt sich der Kontaktträger nach außen führen und das Flanschgehäuse leicht von außen aufstecken. Ein universeller M12-Stecker ermöglicht anschließend den problemlosen Einbau der Zylinder-Sensor-Einheit in die mobile Maschine in unterschiedlichen Winkeln und auch unter beengten Platzverhältnissen.

Magnetostriktive Sensoren arbeiten mit einem ferromagnetischen Wellenleiter und einem von außen berührungslos darübergleitenden Positionsmagneten. Das Magnetfeld des Positionsmagneten sowie ein weiteres Feld, das bei einem Stromimpuls im Wellenleiter entsteht, verursachen beim Aufeinandertreffen eine Torsion des Wellenleiters, die als akustische Welle mit konstanter Ultraschallgeschwindigkeit vom Messort zu den beiden Enden des Wellenleiters läuft. Die Zeitspanne zwischen dem Aussenden des Stromimpulses und dem Eintreffen der akustischen Welle liefert so eine Aussage über die Position des Magneten. Die Vielzahl erhältlicher Messlängen von 50 bis 2.500 Millimeter ermöglicht dabei die unterschiedlichsten Anwendungen.

Absolut berührungslos

Die Sensoren messen absolut und berührungslos und sind somit verschleiß- und wartungsfrei – ein unbestreitbarer Vorteil für die rauen Einsatzbedingungen mobiler Arbeitsmaschinen. Da sie den relativen Abstand zu einem fixen Referenzpunkt angeben, ist nach einer Unterbrechung und dem erneuten Einschalten der Stromversorgung keine Referenzierung des Sensors erforderlich. Im Gegensatz dazu ermitteln beispielsweise inkrementelle Wegmesssysteme die relative Position in Bezug zur letzten Messung und müssen daher nach dem Einschalten erneut referenziert werden.

Ein weiterer Vorteil des magnetostriktiven Messverfahrens gegenüber anderen Systemen ist vor allem ihre herausragende Wiederholbarkeit der Messungen. Dies verbessert die Regelgüte in geschlossenen Regelkreisen, wie zum Beispiel bei der Lenkung, wo stabile Algorithmen für eine fließende und ruckfreie Maschinenbewegung extrem wichtig sind. Das gilt auch für spezifische Funktionen, wie beispielsweise für die zu Straßenfahrten in Mittelstellung gebrachte Hinterachse von Landmaschinen.

Auch besitzt das durch den Torsionsimpuls erzeugte Signal ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis, das den Sensor äußerst umempfindlich macht gegenüber äußeren elektromagnetischen Einflüssen. Dazu kommt eine extreme Robustheit gegenüber Stößen und Vibrationen. So widerstehen die Sensoren der Serie Temposonics MH aufgrund einer entsprechend ausgelegten Technologie sowie dem auf die Mobilhydraulik abgestimmten Design Einzelschockbelastungen bis 100g und Vibrationen bis 25gRMS.

Die Positionssensoren der Baureihe Temposonics MH sind zugelassen für sicherheitskritische Anwendungen und erfüllen die Anforderungen des Sicherheitsintegritäts-Levels 2 (SIL2) nach EN61508 und des Performance Levelsd der EN138491. Die eingebaute Eigendiagnosefunktion mit Hilfe eines speziellen Analog- oder CANBus-Signals gewährleistet eine hohe Betriebssicherheit. Damit unterstützen sie die funktionale Sicherheit in mobilen Maschinen, etwa bei Lenksystemen von Bau- oder Landmaschinen, bei Überlastsystemen an Kranen oder bei Anwendungen im Bergbau, der Abfallwirtschaft und anderer Einsätze im Offroad-Bereich.bt z

Auf einen Blick

-Die MTS Sensor Technologie GmbH & Co. KG in Lüdenscheid ist ein Tochterunternehmen der 1966 in den USA gegründeten MTS Systems Corp., einem globalen Anbieter mechanischer Testsysteme und Positionssensoren.

-Das Unternehmen entwickelte Anfang der 70er Jahre als erster Anbieter einen Sensor auf Basis der Magnetostriktion. Das robuste und verschleißfreie absolute Messystem ermöglicht zahlreiche Anwendungen auf dem Gebiet der Weg-, Positions und Füllstandssensorik.

Erschienen in Ausgabe: 02/2012