Industriellen Messsysteme, wie Seilzugsensoren und Seilzuggeber, zur Positionserfassung

Seilzugsensoren in der mobilen Anwendung

Eine exakte Positionierung von z. B. Stützbeinen bei Kranwagen ist essentiell für die Sicherstellung der Unversehrtheit von Mensch und Maschine. Messsysteme in der Mobilhydraulik unterliegen sehr hohen Anforderungen aufgrund des Einsatzes unter schwierigsten Umgebungen.

Sensoren die in Baumaschinen eingesetzt werden, müssen zuverlässig, robust und unempfindlich sein. Sie werden hauptsächlich in mobilen Anwendungen zur Positionserfassung der Teleskopausleger und Stützausleger eingesetzt. Unabhängig von äußeren Einflüssen wie, Regen, Schnee, abrasive und adhäsive Stäube, Temperaturen unter -20 °C, Stein- und Holzschlag sollen sie zuverlässig den Positionswert wiedergeben.

WayCon Positionsmesstechnik hat für mobilhydraulische Anwendungen in Baumaschinen und Baugeräten die Seilzugsensorserie MH entwickelt. Diese Mobilhydraulikserie besitzt ein modulares Konzept, dass dem Anwender größtmögliche Flexibilität und Sicherheit bietet.

Neben den gängigen Auswahlkriterien (wie z. B. Messbereich und Signalausgang) kann der Kunde anwendungsabhängig die Schutzart (bis IP69K) bestimmen, die Messseildicke (bis 1,5 mm), den Temperarturbereich (bis -40 °C), die Bauform, die Genauigkeit und vieles mehr. Für sicherheitsrelevante Anforderungen stehen des Weiteren redundante Signalausgänge zur Auswahl.

Die Position der Ausleger und des Teleskopzylinders wird einfach, als analoges Messsignal (Potentiometer, Strom 4 bis 20 mA, Spannung 0,5 bis 4,5 V, 0 bis 10 V) oder auch redundant (2 unabhängige Sensorelemente) übertragen. Neben der Analogen-Schnittstelle steht auch eine variable, CANopen-Schnittstelle mit zusätzlichem Schaltausgang zur Verfügung. Diese Schnittstelle ermöglicht dem Kunden durch einfaches Einlernen eines neuen Messbereiches, größtmögliche Effizienz, da ein aufwendiges Umprogrammieren der Fahrzeugsteuerung überflüssig wird.

Holprige Zufahrten zur Baustelle, sowie eine schlechte Federung können hohe Schock- und Vibrationsbelastungen für den Sensor bedeuten. Alle Seilzugsensoren der MH-Serie von WayCon verfügen daher über ein hochdynamisches Federpaket, dass ein sicheres „Ankommen“ des Sensors am Einsatzort gewährleistet.

Nach einem staubigen Arbeitstag auf einem Walzenlader, Mobilbagger, Kettenlader, Harvester oder einfach nur auf einer Hubarbeitsbühne, kann der Sensor selbst mit einem Hochdruckreiniger gesäubert werden. Somit bietet die Schutzklasse IP69K dem Sensor nicht nur Schutz vor harschen Umgebungsbedingungen, sondern auch manchmal vor übertriebener Reinlichkeit.

Seilzugsensoren im Einsatz bei der Hebetechnik

Der Transport von schweren Lasten in der Industrie ist nicht mehr wie früher mit menschlicher Körperkraft zu verwirklichen.

Hilfsmittel zum Heben von Lasten wurden schon in der Antike eingesetzt und bis heute ist eine kontinuierliche Optimierung notwendig. Das Ziel ist dabei die manuelle Überwachung mittels des Übergangs in die Industrie 4.0 obsolet werden zu lassen. Sensoren sind wichtige Bestandteile dieser neuen Vernetzung von automatisierten Prozessen. Hierfür ist es essentiell zu wissen, an welcher exakten Position sich das zu bewegende Gut gerade befindet. Seilzugsensoren für die Positionsbestimmung werden dieser Anforderung gerecht und eignen sich besonders, um den horizontalen und vertikalen Hebevorgang zu überwachen.

Der einfach zu installierende Wegsensor SX80 kann zur Positionsmessung an Hubtischen, Hebe- und Arbeitsbühnen oder Laderampen eingesetzt werden. Mit seinen maximal drei Metern Messbereich und einer Vielzahl von analogen und digitalen Ausgangssignalen ist dieser Wegaufnehmer für die Hebetechnik prädestiniert. Er liefert dem Bediener zuverlässige und präzise Daten über die genaue Position der zu hebenden Lasten. Dies fördert die Automation von Logistikprozessen und sichert ein schnelles, sicheres Arbeiten.

Wird Hebetechnik im Freien eingesetzt, gelten besondere Anforderungen an die Sensoren und deren einzelnen Bauteile. Gerade Nässe, tiefe Temperaturen oder z. B. ein hoher Salzgehalt in der Umgebung dürfen weder die Funktion beeinträchtigen noch zur Korrosion wichtiger Elemente führen. WayCon Positionsmesstechnik bietet seit Jahren ein breites Spektrum von Modifikationen für die Seilzugsensoren der SX-Serien, speziell für variierende Anforderungen. Dazu gehört unter anderem eine Tieftemperatur-Variante (bis -40 °C), der Einsatz von Edelstahl-Komponenten oder eine HARTCOAT®-Beschichtung elementarer Sensorelemente. Diese Beschichtung besteht aus einer hartanodischen Oxidation, die den Seilzugsensor mit einer verschleißfesten, keramikähnlichen Schicht vor Korrosion durch aggressive Medien wie z. B. Salzwasser schützt.

Für Hersteller im Bereich der Hebetechnik ist die F58NK-Variante besonders interessant. Es handelt sich um eine rein mechanische Version, bei der das analoge oder digitale Sensorelement erst kundenseitig montiert wird. Dadurch ergibt sich eine hohe Flexibilität in der Wahl des Ausgangssignals und dessen Weiterverarbeitung. Im Wartungsfall sind lediglich zwei Schrauben zu lösen, um das Sensorelement abzunehmen. Die Mechanik des Seilzugsensors muss dabei nicht demontiert werden. Dies spart Zeit und Kosten.

Ein klassisches Beispiel für den Einsatz von Messsystemen, wie Seilzugsensoren, in der Hebetechnik sind Gabelstapler. Das Edelstahlmessseil wird im Inneren des Hubmastes installiert und mit dem Gabelträger verbunden. Ändert der Fahrer die Position der Gabel, so wird das Messseil aus dem Sensor heraus oder hineingezogen. Diese Veränderung wird von dem Seilzugsensor an eine digitale Anzeige übermittelt, welche dem Staplerfahrer die Positionsänderung visualisiert. So hat er jederzeit Kenntnis darüber, auf welcher Höhe sich die Gabel des Fahrzeugs befindet. Das gleiche Prinzip lässt sich bei allen Arten von Hubtischen, Arbeitsbühnen und sogar bei Brücken- und Gebäudeanhebungen anwenden.

Geht es um die Überwachung von großen Hebungen, so reicht der Messbereich von drei Metern des SX80 unter Umständen nicht mehr aus. Die Sensorreihe SX120 deckt mittlere Messbereiche bis 5 Meter ab und sollten noch größere Messlängen gefordert sein, kann der SX135 mit seinen maximal 42,5 m nahezu jeden Anwendungsfall abdecken.

Diese vielfältigen Optionen bieten Einsatzmöglichkeiten in unterschiedlichsten Bereichen der Hebetechnik und damit einen entscheidenden Wettbewerbsvorsprung.

Seilzuggeber in der Abfallwirtschaft

Die Abfallwirtschaft beschäftigt allein in Deutschland ca. 35.000 Mitarbeiter bei einem Jahresumsatz von 40,6 Milliarden Euro (Stand 2021). Das Abfallaufkommen betrug 2019 ca. 417 Millionen Tonnen (476 kg Haushaltsabfälle sowie 194 kg Haus- und Sperrmüll je Einwohner/-in). Dabei wird durch Recycling eine Verwertungsquote von 82 % erreicht. Allerdings wurden 23,9 Millionen Tonnen sogenannte gefährliche Abfälle erzeugt. Bau- und Abbruchabfälle von 9,6 Millionen Tonnen machten 40 % dieser gefahrstoffhaltigen Abfälle aus. Weitere 6,7 Millionen Tonnen waren Abfälle aus öffentlichen Abfall- und Abwasserbehandlungsanlagen, sowie aus der Aufbereitung von Wasser für den menschlichen Gebrauch und industrielle Zwecke und betrug anteilig 28 %. Bei 1,4 Millionen Tonnen mit einem Anteil von 6 % der gefährlichen Abfälle handelte es sich um Ölabfälle und Abfälle aus flüssigen Brennstoffen.

Der Anteil nicht oder schwer recyclebaren Abfalls wächst jährlich trotz stetigen Verbesserungen in der Wiederaufbereitung, daher sind auch heute noch Deponien unabdingbar. Dabei ist es wichtig, dass die Deponien die Umwelt so wenig wie möglich belasten. Hierzu werden die Deponien mit Geokunststoffplanen abgedeckt, die dem Verdichten, Dränen, Filtern und Sichern der Abfälle dienen. Geokunststoffe sind Kunststoffe, welche in Form von Vliesen, Geweben, Gittern oder Verbundstoffen zu wesentlichen Teilen oder vollständig aus polymeren Werkstoffen gefertigt werden. Dabei gibt es wasserdurchlässige und undurchlässige Produkte. Um die Gefahr einer Rutschung zu vermeiden, werden Messsysteme, wie Seilzugsensoren, eingesetzt, um die Position der Planen zu messen. Seilzugsensoren besitzen ein hochflexibles Stahlseil, das einlagig auf eine ultraleichte Seiltrommel gewickelt ist. Eine Triebfeder sorgt für die hohe Spannung und verhindert ein Durchhängen des Messseils. Der Encoder, welcher über eine Welle mit der Seiltrommel verbunden ist, liefert das gewünschte Signal (analog, inkremental oder digital). Das Messseil ist mit der Plane verbunden und wird durch ein stabiles Rohr geführt, damit es während des Einsatzes vor Objekten und Druck geschützt ist. Die Sensoren können in Dauerüberwachung als Frühwarnsystem verwendet werden und reduzieren so die Gefahr von Verletzungen und Sachschäden. Seilzugsensoren sind dabei starken Belastungen ausgesetzt, so kann zum Beispiel durch das schadstoffhaltige Sickerwasser das Gehäuse korrodieren.

Die GEOscope GmbH setzt seit über 10 Jahren mehrere Seilzugssensoren der Serie SX50 von WayCon erfolgreich auf einer Deponie ein, welche bis heute zur Sicherheit beitragen und selbst trotz eines hohen Abnutzungsgrades Messwerte liefern. Wie auf dem Bild zu erkennen, ist das Gehäuse der Sensoren stark durch Korrosion in Mitleidenschaft geraten. Dank der Verwendung von Sensoren mit der Schutzklassen-Option IP67, ist die Elektronik jedoch verschont geblieben. WayCon entwickelt seine Produkte stetig weiter und für solche starken Beanspruchungen am Material und Sensor gibt es inzwischen die Option ICP. Die Option ICP beinhaltet eine hartanodische Oxidations-Beschichtung, die den Sensor mit einer verschleißfesten, keramikähnlichen Schicht vor Korrosion gegenüber aggressiven Medien schützt. Hierdurch wird die Lebenszeit der Seilzugsensoren erheblich erhöht.

Seilzuggeber zur Positionserfassung in Hydraulikzylindern

WayCon hat mit dem SX300 einen äußerst robusten Seilzuggeber speziell für die Hubmessung von Hydraulik und Teleskopzylindern entwickelt. Mit einem Messbereich von bis zu 15 Meter eignet sich der Seilzugsensor ideal für den Einsatz in "großen Anwendungen", zum Beispiel Staudämme, Schleusentore, Zugbrücken, Kräne oder auch beim Aufstellen von Windrädern. Der Positionssensor kann durch das druckdichte Gehäuse direkt stirnseitig an den Zylinder angeflanscht werden. Das Messseil aus Edelstahl wird einfach am Kolben befestigt und durch eine Feder im Sensor straff gehalten. Das Sensorelement, ein digitaler Encoder, befindet sich außerhalb des Druckbereichs und liefert mit höchster Genauigkeit und Auflösung Angaben über die Position des Kolbens. Die Ausgangssignale sind frei wählbar: SSI, Profibus, CANopen, Profinet oder EtherCAT und bieten somit größtmögliche Flexibilität bei der Wahl der Steuerungskonzepte. Die dynamischen und robusten Seilzuggeber erlauben auch schnelle Zylinderbewegungen, sind für Betriebsdrücke bis 300 bar konzipiert und für Umgebungstemperaturen von -20°C bis +70°C geeignet. Somit und dank ihrer Zuverlässigkeit sind sie in allen Bereichen der Industrie einsetzbar. Klassische Anwendungen sind hier zum Beispiel die Hubmessung von hydraulischen Wehrtoren oder die Gleichlaufüberwachung von parallelen Zylinderanordnungen.