Sensoren für schweres Gerät

Hochwertige Schrottsorten sind wertvoll. In der metallerzeugenden und -verarbeitenden Industrie kosten sie noch zigtausend Euro pro Tonne – gleich ob es sich um Neuschrott in Form von Verschnitt und Spänen aus der Fertigung oder Altschrott handelt, der aus abgewrackten Autos, Flugzeugen oder Schiffen stammt. Für Transport und Weiterverarbeitung wird der Schrott zerkleinert und in Waggons verladen. Zur Schrottaufbereitung sind in verschiedenen Maschinentypen der Firma Metso Minerals dabei absolute Drehgeber von TWK Elektronik verbaut. Innerhalb einer Schrottschere pressen und verdichten Pressflügel und -deckel den Schrott zu Strängen. Der Pressdeckel fährt dazu einen Überhub von 14°, um den Strang zu komprimieren, was beim Verschieben des Schrottstranges zu weniger Verschleiß in der Maschine führt. Nach dem Pressen wird das Material von Messern auf Maß geschnitten.

Aufbau magnetischer Drehgeber aus der Serie TBX50 TWK

Monotour-Drehgeber TBE50 mit SSI-Schnittstelle. TWK

Im letzten Prozessschritt – das präzise Abschneiden der Schrottstänge – setzt Metso Minerals die Drehgeber TBE50 in Zweikammerbauweise mit SSI-Schnittstelle ein, die aufgrund ihrer internen Hall-Technik den starken Vibrationen und Schlägen in der Anlage standhalten: An ihrem innenliegenden Ende trägt die Geberwelle aus Edelstahl einen diametral magnetisierten Permanentmagneten, dessen Feld bei Drehung der Welle das Hall-IC durch eine geschlossene Aluminiumwand überlagert. Die erste Kammer des Drehgebers besteht aus Welle, Lagerung und Magnet, während die zweite nur die Einplatinen-Elektronik beinhaltet. Die Elektronik lässt sich dadurch vergießen und somit Schutzart IP69K sowie eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Stoß und Vibration erreichen. Die Welle des Gebers mit 12 cm Durchmesser, ist so gelagert, dass sie eine radiale und axiale Belastung bis zu 250 N aushält. Eine voreingestellte Ausrichtung der Welle ermöglicht eine einfachere Montage. Die Genauigkeit bei der Erfassung, beziehungsweise beim Einrichten des Pressbalkens, wird durch eine Auflösung von 12 Bit (4 096 Positionen/360°) des TBE50 erreicht. Über eine serielle SSI-Schnittstelle erfolgt die Übertragung der Positionsdaten zur Steuerung.

Induktive Wegaufnehmer trotzen Extremen

Wegaufnehmer IW250 TWK

Hohen Schockbelastungen halten auch die induktiven Wegaufnehmer der Reihe IW250 stand. Trotz aggressiver Medien oder starken Reinigungsmitteln, geben die Sensoren mit Messbereichen bis zu 390 mm Rückmeldung von Ventil- und Klappenstellungen, von Werkzeug- und Getriebepositionen oder von Verschiebungen bei Pneumatikzylindern und Hydraulikstempeln.

Die Funktionsweise ist dabei einfach: In der Spule, die über eine Mittenanzapfung verfügt und somit aus zwei Teilen besteht, bewirkt ein Stößel aus Nickeleisen eine Änderung der Induktivität. Mittig in der Spule sitzt der Nickeleisenkern, sodass eine Verschiebung des Stößels die Induktivität beider Spulenteile gegensinnig ändert – eine sogenannte Halbbrücke. Das Halbbrücken-Prinzip liefert zuverlässige Ergebnisse in verschiedenen Anwendungsbereichen und ermöglicht die Kompensation von Fremdeinflüssen wie Temperaturänderungen und Alterungseffekten. Intern arbeitet das Sensorsystem berührungslos: Die Stößelstange läuft in einem Innenrohr des Gehäuses. Anders als bei Potenziometern kommt es dabei zu keinem gebrauchsbedingten Verschleiß. Stößel und Gebergehäuse bestehen aus Edelstahl.

Die Vergussmasse verhindert das Abreißen von Bauteilen und das Lösen von Verbindungen bei äußerer Vibrations- oder Schockbeanspruchung. Weiterhin leitet sie die Wärme vom Inneren des Gebers nach außen ab, wo das Edelstahl-Gehäuse wie ein großer Kühlkörper wirkt. Hinzu kommt die kühlende Wirkung der Stößelstange im Inneren des Sensors. Das Edelstahlrohr schirmt außerdem elektromagnetische Störungen ab – zu einem gewissen Grad auch radioaktive Strahlung, sodass sich die Sensoren ebenso für den leicht radioaktiven Einsatz eignen.

Geringer Verschleiß trotz seitlicher Kräfte

Seitliche Kräfte lassen Sensorsysteme schnell verschleißen: Denn wenn auf die Stößelstange seitliche Kräfte wirken, reibt sie am Innenrohr des Gehäuses. Es muss also verhindert werden, dass sich die Stößelstange auf Dauer in das Gehäuse hineinschleift. Bei geringen Kräften reicht eine Führungsbuchse aus Messing und ein kleiner Gleitstopfen aus Delrin, um die Führung der Stößelstange zu verbessern. Diese Materialkombination ist für geringe Gleitreibung gut geeignet. Sind die seitlichen Kräfte größer, reicht eine Messingbuchse nicht mehr aus. Die Kräfte müssen dann auf das Sensorgehäuse abgeleitet werden. In diesem Fall hilft ein äußeres Schutzrohr aus Edelstahl oder Carbon, das im Inneren eine Gleitbuchse aus Kunststoff hat. An der Stößelstange befestigt, ragt es über das Gehäuse des Sensors hinaus und bewirkt gleichzeitig eine Führung der Stößelstange. Entsprechend große Kugelgelenke unterstützen diese Schutzmaßnahme. Die seitlichen Kräfte werden so vom Gehäuse aufgenommen und das Messsystem bleibt unbeeinträchtigt.

Hannover Messe 2016 – Halle 9, Stand D58

(mns)