Meist wird von Induktivsensoren nicht mehr erwartet, als zuverlässig zu funktionieren und gleichzeitig kostengünstig zu sein. Der massenhafte Einsatz dieser Standardsensoren täuscht aber über das große Potenzial hinweg, das in ihnen schlummert. Ein Beispiel hierfür sind die messenden AlphaProx Induktivsensoren von Baumer mit vollständig integrierter Elektronik. Sie messen Abstände mit einer Genauigkeit von bis zu 5µm und einer Auflösung von bis zu 4nm. In einigen Anwendungen können die kleinen Präzisionswunder sogar kostspielige Messsysteme zu deutlich geringeren Kosten vollständig ersetzen.
Gewichtsmessung am Portalkran
An Portalkranen in Stahlwerken, Güterumschlaganlagen oder Werften hängen oft tonnenschwere Lasten, welche bis auf wenige Kilogramm genau gemessen werden müssen. Hierzu verwendet man üblicherweise Hochlast-Kranwaagen, die den hohen Zugspannungen standhalten. Deutlich kostengünstiger ist die Gewichtsmessung auf indirektem Wege. So lässt sich das Gewicht z.B. auch anhand der Durchbiegung der Traverse ermitteln, an der die Last hängt. Da diese Biegung im Mikrometerbereich liegt, kommen für die indirekte Gewichtsmessung nur sehr leistungsfähige Sensoren in Frage. Die präzisen AlphaProx Induktivsensoren erfüllen diese Anforderung und machen eine wartungsfreie Form der Gewichtsmessung möglich. Die Präzision bis wenige Kilogramm bei der Gewichtsmessung entspricht je nach Gewichtsbereich einer Abweichung von lediglich 0,05 Prozent. Die Kostenersparnis ist dagegen erheblich: Den ca. 10.000 Euro für eine Hochlast-Kranwaage stehen etwa 300 Euro für einen Induktivsensor gegenüber.
Dehnungsmessung von Rotorblättern
Die verstellbaren Rotorblätter von Windkraftanlagen spielen eine entscheidende Rolle für einen sicheren und effizienten Betrieb. Durch die gezielte Anpassung der Rotorblattstellung lässt sich die Windlast regulieren, um sowohl die Stromerzeugung zu optimieren als auch Überlastungen bei stärkeren Winden zu vermeiden. Dafür ist es erforderlich, die auf die Rotorblätter wirkende Windlast präzise zu erfassen. Typischerweise kommen hierfür optische Messsysteme zum Einsatz, die im Inneren der Rotorblätter installiert sind. Die Systeme messen die Durchbiegung der Rotorblätter, die oft Längen von 100m und mehr erreichen. Die AlphaProx Modelle messen die Dehnung der Rotorblätter mit der Präzision optischer Messsysteme – jedoch mit deutlich geringerem Aufwand. Dabei wird die Windlast durch eine Abstandsmessung am Fuß des Rotorblattes ermittelt. Die Messvorrichtung wird an nur zwei eng beieinanderliegenden Punkten des Rotorblattes befestigt: Auf der einen Seite befindet sich der Induktivsensor, auf der anderen ein Metallstab. Die Dehnung oder Stauchung des Rotorblattes führt zu einer Veränderung des Abstands zwischen Sensor und Metallstab.
Späneerkennung in Werkzeugmaschinen
Für einen reibungslosen Ablauf werden Spindeln in CNC-Fräsmaschinen oft mit einem Werkzeugwechsler ausgestattet. Der Mechanismus ermöglicht es der Maschine, die Spindel automatisch mit dem passenden Werkzeug zu bestücken. Gesteuert über Luftdruck, sorgt dabei das Werkzeugspannsystem bzw. bei der Spindel die Zugstange für eine zuverlässige Aufnahme mit genügend Kraft. Induktivsensoren sind bei dieser Anwendung für die Zustandserkennung des Spannfutters zuständig. Dabei ist wichtig zu prüfen, ob das Werkzeug auch sauber gegriffen wurde. Die Zugstange bewegt sich je nach Spindel um ca. 5 bis 15mm, wobei typischerweise im Minimum zwischen drei Positionen unterschieden wird (Spannmechanismus offen, geschlossen oder komplett zu). Bisher wurden hier drei schaltende Induktivsensoren eingesetzt. Oft muss die Position der Zugstange aber auf wenige 0,1mm genau erkannt werden. Trotz der geringen Serie-Streuung der schaltenden Sensoren von Baumer kann diese in Kombination mit Einflüssen wie der exakten Einbaupositionen eine mechanische Justage der Position der Sensoren notwendig machen. Eine Verbesserung verspricht die Verwendung von messenden Induktivsensoren, die nicht nur die drei Schaltzustände liefern, sondern die genaue Position des Werkzeugspannsystem. Aufgrund des linearen Messwertes lässt sich nun die Streuung von Spindel zu Spindel in der Steuerung oder per Teach-In kompensieren – die mechanische Justage entfällt. Die induktiven Distanzsensoren AlphaProx gehen hier noch einen Schritt weiter und ermöglichen aufgrund ihrer Performance die Lösung eines weiteren Problems. Wo Späne in einer CNC-Werkzeugmaschine überall hinfallen und haften bleiben, ist nicht einfach kontrollierbar. Stören Späne den Formschluss, kann das zu einer Veränderung der Position des Werkzeuges führen, welche nicht immer durch ein potenziell nachfolgendes Referenzierungs-System kompensiert werden kann. Das Resultat sind unsaubere Ergebnisse bis hin zu einem erhöhten Ausschuss. Die AlphaProx Sensoren können dagegen aufgrund ihrer Genauigkeit erkennen, ob sich zwischen Werkzeugaufnahme und Werkzeugschnittstelle ein Span befindet – und das bis zu einer Größe von 10µm.
Winkelmessung in Prothesen
In medizinischen Produkten wie Prothesen ermöglichen kompakte Induktivsensoren es ihren Trägern, verlorene Lebensqualität zurückzugewinnen. Ein Anwendungsbeispiel sind mikroprozessorgesteuerte Knieprothesen, in denen die Sensoren in Echtzeit die Beugung des Gelenks ermitteln. Ein smarter Miniatursensor misst dabei kontinuierlich per Abstandsmessung den Winkel zwischen künstlichem Knie und Unterschenkelprothese. Diese dynamischen Daten ermöglichen es der Prothese, die Ventilsteuerung für den optimalen Flexionswiderstand präzise anzupassen.
