Artikel WayCon Positionsmesstechnik GmbH

Digitale Messtaster und analoge Messtaster (z. B. Linearpotentiometer) sind Sensoren aus dem Bereich der taktilen Messung. Das heißt, dass sie mit direktem Kontakt zum Messobjekt messen. Dazu sind die Sensoren mit einer Kugelspitze und einer Rückstellfeder ausgestattet. Bei besonders empfindlichen Oberflächen oder Messungen im µm Bereich, werden digitale Messtaster auch mit pneumatischer Bolzenführung statt Feder ausgestattet. Digitale Messtaster und analoge Messtaster messen, im Gegensatz zu optischen Messsystemen, unabhängig von der Farbe und Transparenz des Messobjektes oder Umgebungslichtes.

Grundlegend unterscheiden sich die beiden Messsysteme jedoch in ihrem Messprinzip und den sich daraus ergebenden jeweiligen Stärken.

Digitale Messtaster der GMR Serie arbeiten nach dem Prinzip der optischen Linearmaßstäbe. In ihrem inneren befindet sich ein mit dem Taster verbundener Maßstab, der sich durch das Einfahren oder Ausfahren des Messtasters bewegt. Diese Positionsänderung wird mit einem Referenzmaßstab verglichen und als präzises RS-422-Signal ausgegeben. Digitale Messtaster bieten eine hohe Genauigkeit und Auflösung. Dank des verschleißfreien Messprinzips verfügen sie über eine sehr lange Lebenszeit. Diese Art von Messtastern eignen sich aufgrund ihrer hohen Zyklenzahl hervorragend für dynamische Anwendungen oder bei Messungen, die eine extreme Genauigkeit erfordern.

Analoge Messtaster wie die Linearpotentiometer arbeiten nach dem Prinzip des Spannungsteilers. Sie verfügen über einen mit der Kolbenstange verbundenen Gleitkontakt (Schleifer), der über eine Widerstandsbahn verfährt. Dabei ändert sich je nach Position des Schleifers der Widerstand, wodurch sich die genaue Position des Schleifers und damit auch der Kolbenstange ermitteln lässt. Linearpotentiometer der Serie LRW2 sind kosteneffiziente Linear-Sensoren und sind eine gute Alternative zu den Digitalen-Sensoren in der Serienproduktion. Linearpotentiometer sind im Gegensatz zu digitalen Messtastern sind mit ihnen größere Messbereiche von bis zu 150 mm leicht realisierbar. Sie verfügen zudem über einen hohen Arbeitstemperaturbereich von -30 bis +100 °C. Eine weitere Stärke des Messprinzips ist, dass Linearpotentiometer als passives Bauelement nach EN 60079-11 eingesetzt werden können. Dadurch eignen sich das Sensorsystem auch für bestimmte ATEX-Bereiche.

Durch diese Vorzüge finden Linearpotentiometer in vielen Bereichen der Industrie und Forschung als Messsystem Anwendung. Ein typisches Anwendungsgebiet ist der Bereich des Widerstandsschweißens, in dem viele andere Sensorsysteme durch die hohen Temperaturen und starken elektrischen Ströme negativ beeinflusst werden.

Eine dritte alternative im Bereich der taktilen Messung bieten LVDTs. Die auf dem induktiven Messprinzip basierenden Sensoren eigenen sich durch ihre hohe Genauigkeit und Widerstandsfähigkeit hervorragend extreme Anwendungen wie Induktionsschmelzöfen.

WayCon Positionsmesstechnik erweitert sein Produktportfolio um die Produktreihe der kapazitiven Sensoren KS. Diese Sensoren messen berührungslos unter Verwendung des kapazitiven Prinzips und sind dabei für metallische wie auch nicht metallische Objekte geeignet.

Der Messbereich der KS Sensoren reicht von m bis mm. Dabei erzielen die Sensoren extrem hohe Auflösungen im Nanometerbereich. Selbst bei Betriebstemperaturen bis Grad Celsius tritt keine Beeinflussung der Messgenauigkeit auf. KS Wegsensoren sind auch für schwierigste Einsatzbedingungen geeignet: Messungen nahe des absoluten Nullpunkts sind genauso möglich wie Messungen im radioaktiven Bereich oder im Hochvakuum.

Von besonderer Bedeutung sind Sensoren der Serie KS bei Messungen an einsatzgehärteten Wellen im Maschinenbau, da deren Gefügestrukturschwankungen hier keine Rolle spielen. Weitere klassische Anwendungen sind dynamische Messungen an Turbinen und Motoren sowie Toleranzprüfungen in der Massenfertigung. Mittels kapazitiver Sensoren sind auch die Dickenmessungen von Kunststoff, Quarz, Glas oder Keramik mühelos durchführbar. Kapazitive Sensoren KS sind darüber hinaus vielseitig einsetzbar, zum Beispiel als Referenzsystem für andere Distanzsensoren.

Für individuelle Ansprüche, die das Leistungsspektrum von Standardsensoren der KS Serie überschreiten, bietet WayCon Positionsmesstechnik kundenspezifische Sonderbauformen an.

WayCon Positionsmesstechnik bietet für viele Branchen eine bedarfsgerechte, automatisierte Füllstandsmessung. Unterschieden wird dabei in zwei Hauptfelder:

1. Die Überwachung der Füllstande für die Nachspeisung oder Stoppung des Füllprozesses sowie die Abfrage des Lagerstatus

2. Das Auslösen von Sicherheitsmaßnahmen (wie z.B. Abschalten) bei Erreichen eines maximalen oder minimalen Füllstandes

Im ersten Fall spricht man von einer kontinuierlichen Füllstandskontrolle. Der Füllstand der zu überwachenden Substanzen kann zu jedem Zeitpunkt, an jeder Position des Behälters, erfasst werden und gewährleistet eine durchgängige Ablesung. Der Vorteil dabei ist, dass die Kapazitätsplanung bei unregelmäßiger Nutzung jederzeit dem Produktionsprozess angepasst werden kann. Im zweiten Fall wird von einer „Grenzstandmessung“ gesprochen. Vordefinierte maximale und/ oder minimale Füllstände werden definiert und während des Produktionsablaufs überwacht. Bei Überschreitung oder Unterschreitung der entsprechenden Grenzwerte wird eine Aktion ausgelöst. Diese Überwachung eignet sich besonders bei andauernden Prozessen zur rechtzeitigen Zuführung oder Abführung der benötigten Substanzen. Außerdem dient die Grenzstandmessung als Sicherungsmaßnahme, z.B. zur Vermeidung einer Überfüllung durch Abschaltung des Systems. Die verschiedenen Verfahren der Füllstandsmessung Die Füllstandsmessungen erfolgen über berührende oder berührungslose Sensoren, die den Abstand zwischen dem Sensor und dem zu messenden Objekt ermitteln. Füllstandsmessung mittels Ultraschall Die klassische Füllstandsmessung erfolgt über Ultraschallsensoren. Die Messung durch Ultraschallsensoren ist eine berührungslose Messung und eignet sich für die kontinuierliche Füllstandskontrolle, wie auch für die Grenzstandmessung. Ultraschallsensoren senden eine hochfrequente Schwingung aus, welche durch das Messobjekt reflektiert wird. Anhand der Laufzeit zwischen „Senden und Empfangen“ werden die Abstände ermittelt. Der Vorteil dieser Messmethode ist, dass sie unabhängig von den verwendeten Substanz, wie z.B. Öl oder Wasser, ist. Füllstandsmessung mittels magnetostriktivem Prinzip Magnetostriktive Sensoren arbeiten kontaktlos und verschleissfrei. Durch einen Wellenleiter wird ein kurzer, konstanter Stromimpuls geschickt. Ein frei beweglicher Positionsmagnet reagiert auf die Stromimpulse mit einer entgegengesetzten Torsionswelle. Eine veränderte Lage des Positionsmagneten ruft eine veränderte Laufzeit des Antwortimpulses hervor. Diese wird schließlich mit Hilfe eines Impulswandlers in ein elektrisches Messsignal umgewandelt. Der Magnet wird in einem Schwimmkörper eingebettet und gewährleistet eine permanente Erfassung des Füllstandes. Die Magnetostriktion arbeitet berührungslos, jedoch muss der Schwimmkörper Kontakt mit dem zu messendem Medium haben. Füllstandsmessung mittels Seilzug Seilzugsensoren gehören zu den berührenden Messmethoden. Ein Edelstahlmessseil wird einlagig auf eine Seiltrommel mit einer vorgespannten Triebfeder gewickelt. Das Messseil wird mit dem Messobjekt verbunden und zieht bei Veränderung der Position das Messseil aus der Trommel. Die Achse der Trommel ist fest mit einem elektronischen Element verbunden, das die mechanische Drehbewegung in ein proportionales elektrisches Signal umwandelt. Für die Füllstandsmessung wird das Messseil mit einem Schwimmkörper verbunden, der in Kontakt mit dem zu messendem Medium steht. Füllstandsmessung mittels kapazitivem Prinzip Kapazitive Sensoren messen die Veränderung der Kapazität. Dabei bilden der Sensor und das zu messende Objekt jeweils eine Platte wie bei einem Plattenkondensator. Das elektrische Feld dazwischen wird erfasst und ändert sich entsprechend des Abstandes. Diese Messmethode ist berührungslos und eignet sich sowohl für die kontinuierliche Messung wie auch für die Grenzstandmessung. WayCon bietet für jede Anwendung die passende Messtechnik Mit intelligenten Sensorlösungen von WayCon gestaltet sich die automatisierte Füllstandsmessung einfach und effizient. Das breite Produktspektrum des Unternehmens mit Sitz in Taufkirchen ermöglicht den Einsatz in praktisch jeder Anwendung und Branche. Mit WayCon Sensoren in der Füllstandsmessung sind Unternehmen schon heute für Industrie 4.0 bestens gerüstet.

Die von WayCon Positionsmesstechnik GmbH neu entwickelten, induktiven Messtaster der Reihe LV erfassen Messbereiche bis 25 mm mit einer Linearität bis 0,1 %. Dank der Robustheit des Edelstahlgehäuses mit Schutzklasse bis IP67 und der innovativen Spulentechnik eignen sich die Sensoren für Temperaturbereiche bis +180 °C und besitzen eine Auflösung von <1 μm. Mögliche Einsatzbereiche finden sich in Fertigungen und Fertigungskontrollen der Automobilindustrie, im Maschinenbau, der Lebensmittelindustrie sowie zur Kontrolle von Feinmechaniken, auch im Hochtemperaturbereich.

LVDTs sind Differentialtransformatoren, die mittels eines Tasters oder einer Schubstange auf einem Messobjekt messen. Je nach Ausführung ist dieser Federtaster mit einem Faltenbalg ummantelt. Die aus einer Primär- und zwei Sekundärwicklungen bestehende Spulentechnik, wurde eigens von WayCon weiterentwickelt, um die optimale Performance der Sensoren zu garantieren. Der Kern innerhalb der Spule erhält durch eine spezielle Eisen-Nickel-Legierung eine hohe magnetische Permeabilität und Temperaturfestigkeit. Durch das Speisen der Primärwicklung mit Wechselspannung wird über den Kern eine Spannung in den Sekundärwicklungen induziert. Dabei heben sich die gegensätzlichen Spannungen der trichterförmigen Sekundärwicklungen auf, wenn der Kern sich in Mittelposition befindet. Eine Positionsänderung des Kerns bewirkt eine gegensätzliche Spannungsänderung in den Spulen, welche von der Folgeelektronik in ein analoges Ausgangssignal (0...10 V / 4...20 mA) umgewandelt wird.

Die induktiven Messtaster der LVDT-Serie LV wurden von WayCon von Grund auf neu entwickelt. Neben der innovativen Spulentechnik wurde für den Positionssensor außerdem ein spezielles Dichtungskonzept sowie eine individuelle Lagerführung entwickelt, um den Schutzgrad und die Belastungsfähigkeit auf hohem Niveau zu gewährleisten.

Mit den Magnetband- oder auch Linearsensoren MXS2 von WayCon Positionsmesstechnik GmbH sind vollautomatische Längenmessungen im Messbereich bis 8165 mm möglich. Die Industrie 4.0-fähigen Sensoren besitzen neben der SSI- bzw. BISS-Schnittstelle für das digital absolute Ausgangssignal einen zusätzlichen Inkrementalausgang zur Geschwindigkeitskontrolle. Typische Einsatzgebiete finden sich beispielsweise in automatisierten Systemen in der Aufzugtechnik, der Sägetechnik oder beim Einsatz von Portalkränen.

Das Magnetbandmesssystem besteht aus einem robusten Magnetband, das auf der Montagefläche befestigt wird, sowie einem digitalen Lesekopf. Berührungslos und somit wartungsfrei gleitet dieser mit einer Verfahrensgeschwindigkeit von bis zu 7 m/s über das Band. Dabei stellt die Unempfindlichkeit gegenüber Schmutz und Staub einen signifikanten Mehrwert im Vergleich zu optischen Systemen dar. Der Montageabstand zwischen Magnetband und Sensor kann zwischen 0,1 mm und 0,6 mm betragen, um die Flexibilität des Lesekopfes trotz dazwischen befindlicher Partikel sicher zu stellen. Die Magnetbandsensoren MXS2 von WayCon Positionsmesstechnik arbeiten mit Auflösungen von 1 bis 50 μm und besitzen die Schutzklasse IP67.