Ergiebige Ernte

Sensorik

Drehgeber – Sieben Milliarden Menschen müssen satt werden. Für mehr Ertrag erreichen Maschinen in der Landwirtschaft darum immer höhere Grade der Technisierung. Ohne Sensoren wie etwa Drehgeber geht in diesem Bereich kaum noch etwas.

11. April 2012

Heutzutage verfügen die meisten Landwirtschaftsbetriebe über einen großen Maschinenpark. Im Vergleich zu früher erleichtert dieser Umstand die Arbeiten auf dem Feld bei der Ernte und bei der weiterführenden Verarbeitung der Erzeugnisse spürbar. Gerade für die Arbeitsvorgänge, die im Freien stattfinden wie die Ernte, müssen alle Komponenten den rauen Umweltbedingungen bei Wind und Wetter widerstehen, so auch Sensoren, die im Agrarbereich immer häufiger zum Einsatz kommen. Eine harte Bewährungsprobe sind auch Reinigungsprozesse, die meist mit Hochdruckgeräten durchgeführt werden.

In der modernen Landwirtschaft sind die unterschiedlichen Tätigkeitsfelder zu einer regelrechten Industrie gediehen mit den zugehörigen Anforderungen an die Effizienz aller Abläufe. Nur so lassen sich Nahrungsmittel konkurrenzfähig erzeugen. Die Anforderungen an die eingesetzten Maschinen sind entsprechend hoch und damit auch an die eingesetzte Sensorik.

Um all diesen Anforderungen Rechnung zu tragen, steigt zunehmend die Nachfrage nach nicht nur robusten, sondern auch intelligenten Drehgebern, die sicher und präzise messen. Drehgeber erfassen zum Beispiel die Stellung von mobilen Förderbändern, sogenannten Überladebändern, die mit einer Erntemaschine mitfahren, um das Erntegut auf einen Transporthänger zu verladen. Da auch in dieser Branche die Automatisierung um sich gegriffen hat und nicht mehr wie früher auf Sichtkontrolle eingestellt wird, ist eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren im Einsatz, die aufeinander abgestimmt sind und miteinander kommunizieren. Vollelektronische Steuerungen mittels SPS und Touchscreen sind auf solchen Maschinen mittlerweile Normalität.

Hohe Belastbarkeit

So hat sich etwa die Holmer GmbH für eine Sensorkomponente von TWK-Elektronik entschieden. Der eingesetzte elektromagnetische Drehgeber ist in Zweikammerbauweise gefertigt. Der mechanische Teil – bestehend aus Welle mit integriertem Magneten sowie Kugellager – und der elektronische Teil – bestehend aus Hall-Sensorik, Signalaufbereitung, Controller und Ausgangsschnittstelle – sind in separaten Gehäusekammern untergebracht, die durch eine Metallwand getrennt sind. Die Elektronik ist zusätzlich vergossen, so erreicht der Drehgeber Schutzart IP69K. Durch die großzügig ausgelegte Doppellagerung erreicht er eine Wellenbelastbarkeit von 250 Newton axial und radial.

Das aus Aluminium oder Edelstahl gedrehte Gehäuse ist durch seine Wanddicke von fünf bis zehn Millimetern laut Hersteller äußerst robust. Die präzise messenden absoluten Drehgeber der Modellreihe TRX mit einem Arbeitstemperaturbereich von -40 bis 85 Grad Celsius sind somit für raue Umgebungen, die von Nässe und Vibrationen gekennzeichnet sind, gerüstet.

Die Anbindung an das hydraulisch verfahrbare Überladeband erfolgt über einen Drehkranz. Die notwendige hohe Winkelgenauigkeit der Positionsmessung wird durch das von TWK-Elektronik entwickelte spielausgleichende Messzahnrad ZRS zusätzlich unterstützt, das auch Umkehrspiel und Zahnkranztoleranzen kompensiert. Auf diese Weise landen die geernteten Zuckerüben schnell und effizient in der Raffinerie zur Weiterverarbeitung, weitgehend ohne dass schwierige Böden und Wegverhältnisse die Ernte verzögern oder erschweren. Die Parametrierbarkeit über Teach-in erleichtert dem Kunden die Anpassung an die jeweilige Applikation.

Sehr exakt düngen

Eine weitere Einsatzmöglichkeit finden TRX-Drehgeber an Düngemaschinen. Der granulierte Dünger muss genau dosiert auf die Felder gegeben werden, um Überdüngung zu vermeiden und ein optimales Ergebnis zu erzielen. Auch hier wird elektronisch geregelt. Da die chemischen Eigenschaften des Düngers, vorhandene Feuchtigkeit sowie Reinigungsmaterialien den Maschinenteilen zusetzen, müssen die eingesetzten TRX-Drehgeber aus hochwertigen und resistenten Materialien gefertigt sein. TWK verwendet dazu hochwertige Edelstähle fürs Gehäuse.

Ein im Materialstrom des granulierten Düngers positioniertes Dosierrad kontrolliert den Durchfluss. Die Drehung des Dosierrades wird wiederum von einem Drehimpulsgeber erfasst, der seine Informationen an eine Steuerung weitergibt. Diese Konstruktion erlaubt es, die Düngermenge genau zu dosieren – gleichbleibend und reproduzierbar. Je nach Aufbau der Steuerung in diesen landwirtschaftlichen Maschinen, lassen sich Drehgeber mit analogen oder digitalen Schnittstellen ausstatten. TWK liefert seine Geräte auch mit Busschnittstellen aus, auf Wunsch auch zertifiziert oder mit Safety-Technologie.

Es gibt die Modellreihe TRX auch mit zusätzlichen galvanisch getrennten Schaltkontakten. Auf diese Weise entsteht das robuste spielfreie elektronische Nockenschaltwerk NOCX. Es kann neben der absoluten und genauen Winkelposition auch kundenseitig einstellbare Endlagen mittels der eingebauten Steuerungsrelais signalisieren, um zum Beispiel Antriebe abzuschalten. Die parametrierbaren Schaltpositionen werden aus dem Drehgebersignal generiert und sind exakt reproduzierbar.

Alle technischen Eigenschaften dienen letztendlich dazu, die Effizienz einer Ernte- oder Düngemaschine deutlich zu erhöhen. Das ist zwar ein kleiner, aber auch notwendiger Schritt, um für eine steigende Bevölkerungszahl ausreichend Lebensmittel und andere aus nachwachsenden Rohstoffen bestehende Produkte zu angemessenen Preisen bereitzustellen.

TWK-Elektronik aus Düsseldorf entwickelt und produziert Sensoren zur Erfassung von Winkeln, Wegen und Neigungen. Nach Angaben des Unternehmens sind diese robust, zuverlässig und langlebig. TWK optimiert seine Produkte jeweils für die spezielle Applikation der Kunden, mit dem Ziel, deren Systemkosten zu reduzieren. Die Sensoren sind zu finden im Anlagenbau, in Windkraftanlagen, wie hier in der Landmaschinentechnik oder in der Medizintechnik.

Auf einen Blick

Drehgeber TRX

-Elektromagnetische Winkelcodierer.

-Kompakte und robuste Ausführung für Maschinen und Anlagen.

-Absolutes Multitourgetriebe.

-Digitale oder analoge Schnittstellen.

-Auflösung bis 4.096 Schritte, Messbereich maximal 4.096 Umdrehungen.

-Gehäuse aus Aluminium oder Edelstahl.

-Zweikammersystem, Schutzart IP66 oder 69K.

-Arbeitstemperaturbereich -4085 Grad Celsius.

Erschienen in Ausgabe: 01/2012