Signale vom Seil

Sensorik

Abstands- und Positionsmessung – Seilzug-Wegsensoren bedienen sich eines hochflexiblen Stahlseils zur Erfassung linearer Bewegungen. Die sehr robuste Sensorik ist mitunter auch für den Einsatz bei mobilen Maschinen äußerst attraktiv.von Michael Mack

26. September 2011

Warum kompliziert, wenn es einfach auch geht«, muss sich bei Micro-Epsilon die Firmenführung irgendwann gesagt haben. Jedenfalls gilt das Unternehmen, das stolz darauf ist, in seinen schon über 40 Jahre währenden Firmenannalen bis dato mehr als 2.000 Mannjahre in die Sensor- und Messtechnikentwicklung gesteckt zu haben, heute als kompetenter Spezialist für Seilzugsensoren mit Potentiometer oder Encoder. Ergo für ein in der Funktion ziemlich simples, aber in vielen Fällen dennoch sehr vorteilhaftes Messprinzip.

Wiewohl wir nicht verschweigen wollen, dass die Ortenburger auch für zahlreiche alternative Sensortechnologien sowie für unterschiedlichste Mess- und Prüfsysteme international wie national gefragte Experten sind. »Wir bieten europaweit das breiteste Spektrum an Sensoren, Systemen und Prüfanlagen und beherrschen alle aktuellen Technologien«, lassen die Niederbayern gerne verlauten.

Ortenburg ist ein Markt im Landkreis Passau und seit 1975 Stammsitz der von Dipl.-Ing. Karl Wisspeintner und Dipl.-Phys. Johann Salzberger gemeinsam geführten Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG. Der heute rund 500 Mitarbeiter beschäftigende Spezialbetrieb betont, zur Messung von Weg, Abstand, Position und Temperatur sogar unter schwierigsten Bedingungen technologieführend die jeweils richtige Lösung aufzeigen zu können. Und man bekräftigt zugleich, dass bei der Entscheidung für eine Seilzuglösung gerade die Kombination aus Baugröße, Messbereich, Robustheit und Preis einzigartig sei.

Wege von 50 bis 50.000 Millimeter

Grundsätzlich werden Seilzugsensoren für Abstands- und Positionsmessungen zwischen 50 und 50.000 Millimeter eingesetzt. Die Messung ist über den gesamten Messbereich nahezu linear. Lösungen von Micro-Epsilon tragen die Bezeichnung Wiresensor und eignen sich für integrierte oder nachträgliche Montage. Prädestiniert sei die Gattung, so die Messspezialisten, für den OEM-Serieneinsatz.

Wiresensoren messen lineare Bewegungen über ein hochflexibles Stahlseil. Letzteres ist meist etwa 0,8 Millimeter dick und je nach Ausführung mit Polyamid ummantelt. Das Seil ist auf eine Trommel gewickelt, deren Achse mit einem Potentiometer oder Encoder gekoppelt ist. Das Seilende wird am Messobjekt befestigt. Bei einer Distanzänderung des Messobjektes zum Sensor entsteht eine Drehbewegung der Trommel. Diese Drehbewegung wandelt ein Encoder oder Potentiometer in ein elektrisches Signal um.

Für ausreichende Seilvorspannung sorgt ein Federmotor, fungierend als Spiralfeder mit Drehmomentbelastung. Je weiter das Seil ausgezogen wird, desto höher ist die Spannkraft der Feder. Das hat den Vorteil, bei waagrechter Montage den Durchhang des Seils zu minimieren.

Gewichtige Pluspunkte der Seilzugsensoren sind die im Vergleich zum Messbereich sehr kleine Bauform, das teleskopierbare Messprinzip, die sehr robuste Technik und der Tatbestand, dass das Messseil durch Umlenkrollen ablenkbar ist. Dass die Messung überdies mit hoher Genauigkeit und Dynamik sowie unter Verwendung hochwertiger Bauteile erfolgt, macht die seilbasierten Messwertaufnehmer vielfach auch für den Einsatz bei Fahrmaschinen äußerst attraktiv. Dazu drei Anwendungen in mobilen Arbeitsmaschinen.

Zunächst ist das der Einsatz bei Hubarbeitsbühnen und Fahrzeugkränen. Lastmomentbegrenzer überwachen hierbei die maximal zulässige Last, die bewegt werden darf. Im Grenzbereich muss der Lastmomentbegrenzer automatisch erkennen, ob der Kran außer Betrieb gesetzt werden muss. Ein Kriterium für die maximal zulässige Hublast ist die aktuelle Abstützbreite. Aufgrund der individuellen Einsatzumgebung dürfen die Stützen oft nicht vollständig ausgefahren werden, sodass nur ein vermindertes Lastmoment zulässig ist. Die vollvariable Abstützung bietet nun die Möglichkeit, für jede beliebige Abstützbreite das maximale Lastmoment zu ermitteln und freizugeben.

Die automatische Messung der Abstützbreite erfolgt durch Seilzugsensoren mit typischen Messbereichen zwischen 1.500 und 4.000 Millimeter. Um ein Höchstmaß an Sicherheit zu erreichen werden für eine redundante Messung meist zwei Sensoren pro Abstützung eingesetzt. Die Anbindung der Sensoren an die Fahrzeugelektronik kann sowohl analog über Strom, Spannung oder Potentiometer als auch digital über Busse (CANopen, Profibus usw.) erfolgen.

Zeit sparen beim Schlackentransport

Beeindruckend ist auch die Verwendung von Wiresensoren in Schlackentransportern. Dabei gilt es, 1.300 Grad heiße und 80 Tonnen schwere Schlacke innerhalb kürzest möglicher Zeit zum Bestimmungsort zu transportieren – und zwar ohne auszukühlen: Sonst wäre der teure Schlackenkübel zerstört. Potenzial zur Verkürzung der Transportzeit bieten die Zeitdauer bis sich der hintere Abstützzylinder eingefahren hat, beziehungsweise der Kippzylinder zum Be- und Entladen des Schlackentransporters. Statt bisheriger Messung der Zylinderpositionen per Endschalter kommen nun Seilzugsensoren zum Einsatz. Ergebnis: Das Metallgehäuse und die besonders robuste Ausführung des verwendeten Wiresensors sorgen für Signalstabilität. Der Transporter kann nun schon losfahren, wenn die Stützen noch nicht vollständig eingezogen sind und spart damit Zeit.

Container-Positionierung

Um Flugzeuge mit Lebensmitteln zu be- und entladen, wird mit Hilfe einer Hydraulikschere der Frachtraum eines Catering- Fahrzeuges soweit angehoben, bis optimal die Versorgungstür zugänglich ist. Ein Hersteller solcher Catering-Hubfahrzeuge ist die Doll Fahrzeugbau AG. Das Unternehmen ist in der Lage, auch einen Airbus A380, dessen Versorgungstür in gut acht Meter Höhe liegt, sicher zu versorgen.

Da sich die Versorgungstür über und nicht neben der Tragfläche befindet, kann das Hubfahrzeug nicht direkt an die Tür heranfahren. Deswegen ist der komplette Ladecontainer in Längsrichtung verschiebbar. Hinzu kommen Umgebungstemperaturen von –25 bis +65 Grad Celsius. Die damit verbundene Änderung der Ölviskosität ändert die Geschwindigkeit der Verfahrhydraulik. Um dennoch sicher und zuverlässig an das Flugzeug andocken zu können, wird die Bewegung des Ladecontainers mittels Wegmesssystem erfasst.

Angebracht zwischen Ladecontainer und Scherenbühne messen Wiresensoren die Verschiebung. Die Robustheit und Langlebigkeit überzeugt Doll: Der Sensor leiste präzise Messergebnisse, hohe Ausfallsicherheit auch bei schlechten Witterungsverhältnissen und optimiere die nötige Auf- und Abbauzeit der Catering-LKWs,versichern die Fahrzeugbauer aus Oppenau.

Erschienen in Ausgabe: 02/2011