Stabil durch Wegband-Sensoren

Die Positionsmessung mittels Wegband-Sensoren sorgt für weniger Ausfälle bei industriellen Anwendungen. Vor allem bei extrem vielen Arbeitszyklen schlägt das zu Buche. Robuste Mechanik und gut abgeschirmte Elektronik sind die Grundpfeiler für die überlegene Leistungsfähigkeit der Wegband-Sensoren.

 

Wer hat nicht schon mehr als einmal mit einem Maßband Abstände zwischen zwei Punkten gemessen? Der Vorteil von Maßbändern liegt darin, dass auch große Messlängen bequem erfasst werden können, trotz der handlichen Bauform. Eine kompakte Bauweise und ein eingängiges Funktionsprinzip sind die Hauptfaktoren für die große Verbreitung des Maßbandes. Genau nach diesem Prinzip funktionieren auch die innovativen Wegband-Sensoren von ASM. Die Messwerte werden bei diesen jedoch als elektronische Signale ausgegeben. Diese Sensoren kommen zu ihrem Namen wegen der Verwendung eines absolut glatten Wegbandes aus einem besonderen, hochflexiblen High- Tech-Edelstahl als mechanisches Zugelement.


Positionssensoren mit einem Seil als Zugelement werden seit über 60 Jahren in einer Vielzahl von Anwendungen mit zeitlich begrenztem Erfolg eingesetzt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass bei anspruchsvolleren Anwendungen im industriellen Bereich (mit extrem vielen Arbeitszyklen) meist die gleiche mechanische Schwachstelle zu Ausfällen führte: das Zugelement.

 

Wegband schlägt Wegseil


ASM ist es gelungen durch Verwendung des sogenannten Wegbandes eine über Jahrzehnte bewährte Technologie noch einmal signifikant zu verbessern. Das Wegband ist mit 10 mm Breite und nur 0,08 mm Dicke das Kernelement der evolutionären Weiterentwicklung vom Wegseil- zum Wegband-Sensor. Das vormals mit der Zeit verschleißende mechanische Messprinzip erreicht nun eine dauerhafte Robustheit. Auch bei mehrfachem Umlenken ist eine extrem lange Lebensdauer gewährleistet, wenn das Band nicht durch Knicken, Kerben oder Beulen übermäßig belastet wird.

 

Elektronische Linearisierung


Mit einem magnetischen Multiturn-Absolut- Encoder werden Linearbewegungen zur Positionsbestimmung in Drehbewegungen umgewandelt. Zu diesem Zweck ist der Encoder fest mit der Bandtrommel gekoppelt und misst so den Drehwinkel der Trommel, auf welcher das Wegband aufgewickelt ist. Der Trommelumfang nimmt mit jeder vollen Umdrehung zu und würde somit nicht-lineare Messwerte erzeugen. Aber unter Berücksichtigung der erfolgten Wicklungszahl wird durch elektronische Linearisierung die tatsächliche Messlänge berechnet. Das heißt, einer definierten Länge des Zugelements wird ein fixer Drehwinkel zugeordnet.


Die dynamische Korrektur der variablen Wicklungslänge erfolgt selbstlernend durch mehrmaliges, vollständiges Abziehen in festgelegten Längenschritten des Wegbandes von der Wickeltrommel. Die Wegband- Sensoren verfügen in der Grundausführung über Linearitätswerte von 0,1 %. Optional sind die Sensoren auch mit Linearitäten von 0,05 % lieferbar, insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen, die nur geringe Toleranzen zulassen.

 

Wegband eliminiert mechanischen Schwachpunkt


Der Nachteil berührender, mechanischer Positionssensoren liegt darin, dass diese viel schneller verschleißen als Systeme, die berührungslos arbeiten. Wegband-Sensoren bilden hier eine Ausnahme, da diese Aussage nur bedingt auf sie zutrifft. Ersetzt man das Seil durch ein Band verwandelt sich die mechanische Schwäche in die größte Stärke dieses Messprinzips. Auch doppeltes Umlenken in gegenläufiger Richtung (siehe Grafik) wird mühelos bewältigt. Aufwändige Testreihen zeigen, dass Sensoren mit Seilen als Zugelement zu Vergleichsergebnissen führen, die weit hinter der Performance des Wegbandes als Zugelement liegen. Ein weiterer Vorteil liegt auch darin, dass Wegbänder nicht von der Messtrommel springen können, sollte die zulässige Beschleunigung überschritten werden. Für Positionssensoren stellt eine solche Toleranz gegenüber maximalen Beschleunigungswerten ein bedeutendes Sicherheitskriterium dar.

 

Mehr Sicherheit durch verschweißte Elektronik


Temperaturschwankungen, Vibrationen, Schocks sowie Verschmutzungen jeglicher Art wie Staub, Schmierstoffe oder Feuchtigkeit können dem magnetischen Encoder nichts anhaben. Da die Sensorelektronik komplett vergossen ist, wird der verbaute Encoder weiterhin zuverlässig Messwerte liefern, selbst wenn in das Gehäuse Wasserkondensat eindringen sollte. Optional kann die Sicherheit weiter erhöht werden durch die Möglichkeit zwei elektrisch redundante Messwerte an ein angeschlossenes Steuerungssystem absolut auszugeben. Wird der Informationsweg gestört (z. B. Fehler in der Übertragung, Ausfall der Betriebsspannung), liegt unmittelbar nach Ende der Störung wieder eine absolut gültige und verwertbare Positionsinformation vor.


Überall dort, wo die Steuerung beweglicher Bauteile auf zuverlässiger Positionsmessung beruht, kommen Wegband-Sensoren in Frage. Im Umfeld der industriellen Automatisierungstechnik können sie ein wesentlicher Garant für weniger Ausfälle bei komplexen Aggregaten wie Anlagen und Maschinen sein. 


www.asm-sensor.com


Beitrag aus [me] 3/2015

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