Vorrausschauend messen im Betonwerk
Multivariable Positionssensoren neu definiert
Autor Kai Weigand, Produktmanager Sensorik, GEFRAN Deutschland GmbH
Aus der Schüttgut & Prozess 1/2025
Die innovativen, intelligenten Sensoren der GEFRAN sind in erster Linie kontaktlose, verschleißfreie Wegaufnehmer. Doch 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.
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 sehr geringen Kosten. Zusätzliche Verstärker, wie sie beispielsweise bei potentiometrischen Aufnehmern erforderlich sind, entfallen komplett. Diesen Vorteil macht sich auch ein Anwender 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.
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 (Æ 16 mm) 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 GEFRAN sich patentieren. Durch den oben beschriebenen Aufbau sind die TWIIST-Sensoren nicht nur wasserbeständig, sie verfügen dadurch auch über eine Schock- und Vibrationsdämpfung. Damit sind die innovativen Wegaufnehmer nicht nur in der Mobilhydraulik, sondern auch in vielen anderen Industriebereichen die ideale Lösung für die Positionsmessung. Da ein TWIIST-Sensor 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 hergefahren ist), die erreichte Höchsttemperatur und Arbeitsstunden.
Alle gesammelten Daten werden mit einer integrierten leistungsstarken 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 TWIIST-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 TWIIST-Baureihe sind in Hüben von 50 bis 900 mm 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.
Über GEFRAM
GEFRAN ist ein italienischer multinationaler Konzern, der sich auf die Entwicklung und Herstellung von Sensoren, industriellen Prozesssteuerungssystemen und Automatisierungskomponenten spezialisiert hat. Kompetenz, Flexibilität und Prozessqualität sowie ein fundiertes Know-how in der Kunststoff-, Metall- und Wärmebehandlung sind GEFRANs entscheidenden Stärken bei der Realisierung von Komponenten und integrierten Systemlösungen für industrielle Anwendungen. Mit seinem Produktportfolio an Sensoren, Automatisierungsplattformen, Steuerungen und Leistungsreglern trägt das Unternehmen maßgeblich zur Steigerung der Effizienz und Optimierung des Energieverbrauchs von Produktionsprozessen bei. GEFRAN beschäftigt heute rund 650 Mitarbeiter und arbeitet eng mit nationalen und internationalen Forschungszentren und Universitäten zusammen. Darüber hinaus gibt es Vertriebsniederlassungen in Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Belgien und Singapur.
Kontakt
- Gefran Deutschland GmbH
-
Philipp-Reis-Str. 9a
63500 Seligenstadt - Tel.: +49 (0)6182 809-0
- vertrieb@gefran.de
- www.gefran.de
