Sensorbaukästen für mobile Arbeitsmaschinen bieten Kunden individuelle Konfigurationen
Flexibilität gewinnt im 21. Jahrhundert zunehmend an Bedeutung – und zwar in allen Lebens- und Arbeitsbereichen. So müssen auch mobile Arbeitsmaschinen dieser Erwartung gerecht werden und profitieren von Sensorbaukästen. Welche Vorteile sie mit sich bringen, erfahren Sie hier.
Nach dem Siegeszug in der automobile Welt spielen Sensoren auch im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen eine immer wichtigere Rolle. Die Automatisierungsfunktionen der Maschinen werden immer komplexer. Viele Aufgaben, die vormals mittels hydraulischer oder pneumatischer Systeme umgesetzt wurden, werden heute effizienter und kostengünstiger mittels elektromechanischer Lösungen realisiert. Dass dabei in Bezug auf die Sicherheit und die Erfüllung der spezifischen Umfeldbedingungen der Anwendung keine Kompromisse akzeptiert werden, ist selbstverständlich.
Umso wichtiger ist es in diesem Zusammenhang, bspw. in Bezug auf Sensorlösungen,
für die überwiegend kleineren und mittleren Stückzahlen von Anfang an auf Basis des richtigen Konzeptes auf Lösungssuche zu gehen. Natürlich wird heute im Zweifelsfall alles auch in Losgröße 1 gefertigt, nur bezahlen möchte das keener.
Dafür bieten die modularen und skalierbaren Sensorbaukästen von Cherry, die mittlerweile für Weg, Winkel, Drehzahl und Position verfügbar sind, eine gute Alternative. Ein einheitliches Systemdesign beschleunigt die Auslegung und Entwicklung von Varianten. Die Sensoren können bspw. teurere Ausführungen in Metallgehäusen ersetzen und sind bestens geeignet für Industrieanwendungen wie z. B. Elektroantriebe mit Drehzahlregelung, bei Off-Road- und Flurförder-Fahrzeugen sowie in der Förder- und Automatisierungstechnik.
Die Sensoren ermöglichen dank standardisierter Elemente und Schnittstellen eine Vielzahl von kundenindividuellen Lösungen. Sie sind für einen Temperaturbereich von -40 bis +140/150 °C ausgelegt und das Gehäuse erfüllt mindestens IP67-Spezifikationen.
Individuelle Konfiguration nach Discounter-Prinzip
Für den Baukasten werden Ein-Chip-Sensorbausteine mit einem standardisierten und teilweise vollintegriertem Magnetkreis aus dem Automobilbereich der Konzernmutter verwendet und auf die Industrietechnik übertragen. So entstehen ausgereifte, einfach aufgebaute Sensor-Produkte mit
hoher Performance zu einem günstigen Preis.
Die Idee für den Sensor-Baukasten entstammt dem Discounter-Prinzip: Der Kunde kann für jedes Merkmal aus mehreren vorgegebenen Alternativen eine individuelle Konfiguration wählen, die dann schnell umgesetzt werden kann. „Vordefinierte Erstmuster für die Funktionserprobung auf dem Prüfstand sind kurzfristig verfügbar“, kommentiert Arno Erzberger, Produktmanager bei Cherry, dem Spezialisten für magnetische Auslegung, Aufbau, Elektronikentwicklung und Dichtungstechnik. Die Sensoren ermöglichen dank standardisierter Elemente und Schnittstellen eine Vielzahl von kundenindividuellen Lösungen.
Der bereits verfügbare Drehzahlsensorbaukasten hat gezeigt, wie durch eine Kombination aus Flexibilität der Kundenschnittstellen, hoher Performance bei einfachem Aufbau und einer kurzfristigen Verfügbarkeit bei geringen Investitionskosten erfolgreiche Produkte für den Kunden entstehen können.
Der elektrische Anschluss der Sensoren erfolgt hier mittels 2-Draht-, 3-Draht- oder
4-Draht-Schnittstellen. Kontaktiert warden die Bauelemente mittels Kabelabgang oder aber sie werden direkt gesteckt. Das zylindrische Gehäuse ist mit Durchmessern ab 12 mm und einer Länge ab 20 mm erhältlich. Bei der Schraubbefestigung ist der Kunde in Bezug auf Buchsenart, Buchsendurchmesser, Lage/Winkel und Ausrichtung der Halterung flexibel. Je nach Zielgeometrie werden die Sensoren als geometrieabbildende Single-Hall-Lösung für grobe Geberrad-Strukturen oder als Different-Hall-Lösung für filigrane Geberrad-Strukturen ausgeführt. Die Bewertung bezüglich der jeweiligen Applikationsanforderungen wird auf Wunsch von Cherry unterstützt.
Gehäuse auch für kleinste Räume geeignet
Gleiches gilt für Weg- und Winkelsensoren. Um bei Stellantrieben und Aktoren eine bessere Leistungsfähigkeit zu erreichen, reicht die klassische Steuerung nicht mehr aus und es wird ein Regelkreis aufgebaut, der den Einsatz eines Sensors voraussetzt. Der Baukasten für Weg- und Winkelsensoren deckt den stark gestiegenen Bedarf bei Stellantrieben ab. Diese Stellantriebe arbeiten meist auf elektrischer, hydraulischer und pneumatischer Basis und werden im Bereich der Automatisierungstechnik, der Antriebstechnik, der Fahrzeuglenkung und der Aktorik eingesetzt.
Die Gehäuse sind volumenoptimiert, damit sie auch in kleinsten Bauräumen eingebaut werden können. Der Messbereich der Winkelsensoren ist von 0 – 360 ° frei programmierbar, bei den Wegsensoren liegt der ebenfalls frei programmierbare Messbereich zwischen 5 und 45 mm. Ein Vorzugstyp mit einem Messbereich von 25 mm, speziell für elektrische und hydraulische Stellantriebe, ist sofort verfügbar.
Für sicherheitskritische Systeme liefert das Auerbacher Unternehmen die Voraussetzung für eine Auslegung nach SIL (Sicherheits-Integritätslevel). Die neuen Weg- und Winkelsensoren sind von der Bauteilauswahl und der Konstruktion so ausgelegt, dass die notwendigen Parameter für SIL-Anwendungen vorhanden sind. So sind z. B. die Zuverlässigkeitswerte optimiert und verfügbar wie auch die Möglichkeiten, dem System die geforderte Diagnosefähigkeit bereitzustellen. Alle Sensoren sind auch in vollredundanter Ausführung erhältlich.
Die elektrischen Schnittstellen sind sowohl für einfache Protokolle wie 4 – 20 mA, 0 – 10 V, 2 – 10 V, 0,5 V – 4,5 V und PWM, als auch für klassische Datenprotokolle wie RS485 und SPI, bis hin zu anspruchsvollen Busprotokollen wie Open-CAN, Profibus, automotive CAN, PSI5 und SENT verfügbar.
Gabelstapler als Praxisbeispiel
Für elektrische Antriebe mit Asynchronmaschinen wird mit Hilfe der Drehzahl und der Stromaufnahme der Betriebszustand eindeutig ermittelt, sodass instabile Betriebszustände im Bereich des Kippmoments vermieden werden. Hierzu wird ein Drehzahlsensor direkt an der E-Maschine verbaut, welcher die Drehzahlinformation direkt zur weiteren Verarbeitung an das Steuergerät weiterleitet.
Durch den Einsatz von elektrischen Lenkungen können bis zu 10 der Antriebsenergie eingespart werden. Weiterhin reduziert sich das Fahrzeuggewicht deutlich durch den Wegfall hydraulischer Komponenten. Dies setzt den Einsatz eines redundanten Winkelsensors im Bereich des Lenkantriebes voraus.
Folglich tragen die Sensoren hier wesentlich zur Sicherheit, Energie- und Gewichtseinsparung bei. Dies lässt sich in vergleichbarer Weise auch auf alle anderen Arten von mobilen Arbeitsmaschinen für Logistik, Bau- und Agrartechnik übertragen, da hier ähnliche Anforderungen bestehen.
Über CHERRY
CHERRY ist eine eingetragene Marke der ZF Friedrichshafen AG. Unter der Produktmarke CHERRY entwickelt und produziert das Geschäftsfeld Elektronische Systeme Komponenten für Industrie- und Hausgeräteanwendungen, sowie Computer-Eingabegeräte.
ZF ist ein weltweit führender Technologiekonzern in der Antriebs- und Fahrwerktechnik mit 122 Produktionsgesellschaften in 26 Ländern. Der Konzern erzielte im Jahr 2013 mit rund 72.600 Mitarbeitern einen Umsatz von 16,8 Milliarden Euro. Um auch künftig mit innovativen Produkten erfolgreich zu sein, investiert ZF jährlich rund fünf Prozent des Umsatzes (2013: 836 Millionen Euro) in Forschung und Entwicklung. Auf der Rangliste der Automobilzulieferer ist ZF unter den zehn größten Unternehmen weltweit.
