Wegaufnehmer im Betonwerk

Multifunktional

Die smarten Sensoren der Twiist-Baureihe von Gefran sind in erster Linie kontaktlose, verschleißfreie Wegaufnehmer. Ausgestattet mit IO-Link und entsprechenden Messmodulen können sie weitere Prozessgrößen erfassen und in Bezug zueinander setzen. Auf diese Weise erkennen sie Unregelmäßigkeiten im Ablauf und leisten einen wichtigen Beitrag zur vorausschauenden Wartung und Instandhaltung bis hinunter auf die Sensorebene.
 Der analoge Sensor regelt die Hydraulik an der Auslassklappe eines Betonmischers.
Der analoge Sensor regelt die Hydraulik an der Auslassklappe eines Betonmischers.Bild: Gefran Deutschland GmbH

Die analoge Version des stabförmigen Twiist-Sensors zeichnet sich durch einen ausgesprochen geringen Parametrieraufwand aus. Sie bietet ein direktes Normsignal und erlaubt die kontaktlose Messung zu geringen Kosten. Zusätzliche Verstärker, wie sie z.B. bei potentiometrischen Aufnehmern erforderlich sind, entfallen komplett. Diesen Vorteil macht sich auch ein Gefran-Kunde zunutze, der mithilfe des neuen Wegaufnehmers die Hydraulik an der Auslassklappe seiner Betonmischer regelt. Über die Öffnung der Klappe wird der Betonfluss aus dem Mischer in das Transportfahrzeug kontrolliert. Bei sehr trockenem Beton, der sich wie körniger Sand verhält, kann die Klappe komplett geöffnet werden. Feuchter, eher flüssiger Beton würde bei komplett geöffneter Auslassklappe dagegen unkontrolliert aus dem Mischer platzen und überall landen, nur nicht im Kesselwagen. Für einen kontrollierten Fluss ins Fahrzeug darf die Klappe daher nur sehr langsam und teilweise geöffnet werden.

 Mit dem Einsatz der Sensoren in Schutzart IP67 sparen sich Betreiber von Betonwerken zeit- und kostenintensive Sensorwechsel.
Mit dem Einsatz der Sensoren in Schutzart IP67 sparen sich Betreiber von Betonwerken zeit- und kostenintensive Sensorwechsel.Bild: ©Tricky Shark/stock.adobe.com

Hermetisch verschlossenes Messelement

Der ursprünglich am Hydraulikzylinder montierte Positionssensor musste alle vier bis sechs Monate ausgetauscht werden. Das Problem: Beim Ausspülen des Betonmischers mit Wasser griff das Betonwassergemisch mit der Zeit die Dichtung zwischen Schubstange und Führungsrohr an. So konnte Wasser in den Sensor eindringen und das Messelement zerstören. Für den Twiist-Sensor, der standardmäßig Schutzart IP67 besitzt, stellt eindringendes Wasser kein Problem dar. Sein Messelement – ein Hall-Chip – sitzt in einem hermetisch verschlossenen Vierkantrohr aus Stahl, das mithilfe einer Gleitbuchse durch das am äußeren Stahlrohr mit einem Durchmesser von 16mm anliegende helische Magnetfeld hin und her bewegt wird. Die Reinigungsflüssigkeit kann also maximal in den Raum zwischen Vierkant- und Außenrohr eindringen, richtet dort allerdings keinen Schaden an. Davon profitiert auch der Betreiber des Betonwerks, für den die zeit- und kostenintensiven Sensorwechsel entfallen.

Patentiertes Positionsmesssystem

Die Positionsmessung auf Basis des dreidimensionalen Hall-Effekts ließ der Hersteller sich patentieren. Durch den oben beschriebenen Aufbau sind die Sensoren nicht nur wasserbeständig. Sie verfügen dadurch auch über eine Schock- und Vibrationsdämpfung. Damit sind die Wegaufnehmer nicht nur in der Mobilhydraulik, sondern auch in vielen anderen Industriebereichen eine passende Lösung für die Positionsmessung. Da ein Sensor zusätzlich zur Position auch Geschwindigkeit, Neigung und Beschleunigung in allen drei Achsen messen kann, lässt er sich gleich für mehrere Messaufgaben nutzen.

Vorausschauende Wartung und Remotezugriff

Neben der analogen Version des kompakten, stabförmigen Wegaufnehmers (Modell LS-A) sind eine redundante ratiometrische Version zur Unterstützung von Sicherheitsanwendungen sowie Varianten mit CANopen (Modell LM-C) oder IO-Link (Modell LM-L) lieferbar. Die Sensormodelle mit digitalen Schnittstellen erleichtern nicht nur die Einbindung in die jeweiligen Maschinen- und Steuerungsarchitekturen. Sie erlauben auch das Erfassen und Übertragen zusätzlicher Prozessgrößen mit einer Übertragungsrate von bis zu 1.000 Mal pro Sekunde. Zu den azyklischen Informationen, die die digitalen Sensoren verarbeiten und zur Verfügung stellen, zählen die vom Cursor zurückgelegten Kilometer – also wie oft die Schubstange hin und her gefahren ist -, erreichte Höchsttemperatur und Arbeitsstunden.

Alle gesammelten Daten werden mit einer integrierten CPU analysiert und zueinander in Relation gesetzt. Damit lassen sich mit dem Sensor – abhängig von den spezifischen Kundenanwendungen – Funktionen zur Selbstdiagnose, Selbstkorrektur und Erkennen des Maschinen- und Prozessverhaltens, einschließlich der vorausschauenden (Fern-)Wartung bis hinunter auf die Sensorebene realisieren.

Zukunftsfähig

Abhängig von den implementierten proprietären Algorithmen gestattet das System die Berechnung und Übertragung zusätzlicher azyklischer Variablen. Zudem kann die Firmware des Wegaufnehmers mithilfe eines Bootloaders und eines entsprechenden Adapterkabels direkt vor Ort über den Bus aktualisiert werden. Damit ist der Sensor nicht nur jederzeit auf dem aktuellen Stand, sondern kann auch im Laufe der Zeit um neue anwendungsspezifische Funktionen erweitert werden.

Die Sensoren der Baureihe sind in Hüben von 50 bis 900mm erhältlich und besitzen eine Linearität von 0,15% FS sowie eine Wiederholbarkeit von 0,05% FS. Sie können in einem Temperaturbereich von -40 bis +85°C betrieben werden. Die Installation erfolgt über selbstausrichtende Kugel- oder Axialgelenke der Größe M5, die elektrische Anbindung über 4P- und M12-Konnektoren.

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