Die Herausforderungen für Zylinder-Wegmesssysteme in mobilen Arbeitsmaschinen sind vielfältig. Zylinder-Wegmesssysteme werden im mobilen Einsatz häufig harten Umweltbedingungen ausgesetzt. Hier bietet das von Liebherr entwickelte Wegmesssystem LiView mit seiner innovativen Funktionsweise entscheidende Vorteile.
Alexander Bertsch, Produktmanager, Liebherr-Elektronik, Lindau
Die Produktivität der Zylinder-Wegmesssysteme ist für den Endanwender ein entscheidender Faktor, um seine Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten. Dementsprechend gewinnt das Thema Automatisierung bei den Maschinenherstellern zunehmend an Bedeutung. Innovative Technologien eröffnen dabei neue Möglichkeiten für eine effiziente Nutzung der Geräte. Die Automatisierung mobiler Arbeitsmaschinen erfordert hochpräzise automatische Bewegungen der Hydraulikzylinder. Um dies zu gewährleiten, ist die genaue Erfassung der Kolbenposition über Zylinderwegmesssysteme erforderlich. Wegmesssysteme für Hydraulikzylinder bilden die Basis für eine Vielzahl von Anwendungen zur Steigerung der Produktivität sowie zur Erhöhung der Sicherheit. Zu diesen Anwendungen zählen u. a.:
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- (halb-)automatische Bewegungen
- Arbeitsraumbegrenzung
- Lastmomentbegrenzung
Wegmessung in mobilen Arbeitsmaschinen
- Der Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen stellt spezielle Anforderungen an Zylinder-Wegmesssysteme. Aufgrund der teils intensiven Beanspruchung muss das System im Einsatz durch Robustheit überzeugen. Starke Vibrationen, extreme Temperaturen und mechanische Belastungen fordern die Sensorik im täglichen Einsatz.
In Arbeitsmaschinen sind oft viele Zylinder unterschiedlicher Größe verbaut. Damit der Integrationsaufwand in das Steuerungssystem der Maschine möglichst gering bleibt, sollte sich das Messsystem für alle verbauten Zylindergrößen eignen und über standardisierte Schnittstellen verfügen. Je mehr Zylinder verbaut sind, umso wichtiger ist auch eine einfache mechanische Integration des Systems. Der Service im Feld muss schnell erfolgen können, um die Ausfallzeit der Maschine zu minimieren. Nicht zuletzt müssen auch die Präzision und der Messzyklus den Anforderungen der Automatisierung entsprechen.
Basierend auf langjähriger Erfahrung im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen hat Liebherr das Wegmesssystem LiView entwickelt. Es nutzt den Hydraulikzylinder selbst als Messstrecke und bestimmt so präzise die Position sowie die Geschwindigkeit des Kolbens. Ob Materialumschlag, Baumaschinen oder Landwirtschaft: Diese einzigartige Messlösung bietet entscheidende Vorteile beim Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen.
Der Zylinder selbst dient als Messstrecke
Das System besteht im Wesentlichen aus der Auswerteelektronik und zwei Sonden. Die Auswerteelektronik kann entweder direkt außen am Zylinder oder an einem beliebigen Ort in der Nähe des Zylinders verbaut werden. Die beiden Sonden (Port 1 und Port 2) werden im Hochdruckteil des Zylinderstangenlagers installiert. Der Zylinder selbst dient als Messstrecke. Das System misst die Streuparameter des Hydraulikzylinders über den Frequenzbereich. Daraus errechnet LiView die Position und Geschwindigkeit des Kolbens in Echtzeit. Die Funktionsweise im Einzelnen:
- Über eine Sonde (Port 1) wird ein Signal eingekoppelt
- Eine elektromagnetische Welle läuft in Richtung des Kolbens
- Am Kolbenende wird das Signal reflektiert
- Über die zweite Sonde (Port 2) wird das Signal empfangen und ausgekoppelt
- Die Auswerteelektronik berechnet die Kolbenposition
Die Funktionsweise des Systems lässt eine fixe Verbauung aller Bestandteile zu. Es sind keine beweglichen Teile im Öl notwendig. Dadurch ist auch eine Ölkontamination im Falle eines Defekts des Wegmesssystems, die zu einem Maschinenausfall führen kann, ausgeschlossen.
Einfache Integration
LiView überzeugt durch eine schnelle und einfache mechanische Integration. Die Auswerteelektronik kann flexibel in der Nähe des Zylinders positioniert werden. Nur die beiden kleinen Sonden benötigen eine Verbindung ins Zylinderinnere. Somit sind keine weiteren Modifikationen am Zylinder oder ein Bohren der Zylinderstange notwendig. Das Integrationskonzept des Systems gewährleistet, dass alle Teile leicht erreichbar sind. Das ermöglicht einen zügigen und einfachen Service, ohne einen Ausbau oder gar ein Zerlegen des Zylinders. Der Raum im Zylinder bleibt dank des minimalen Integrationsaufwandes vollständig für den Hub nutzbar. Dadurch kann auch mit installiertem Wegmesssystem die komplette Zylinderlänge genutzt werden.
Predictive Maintenance
LiView ist in der Lage, die Bewegungszyklen des Zylinders aufzuzeichnen und via Diagnose bereitzustellen. Über diese Funktion kann der Maschinenhersteller nutzungsgebundene Wartungen optimal planen. Das ermöglicht eine Reduzierung der Ausfallzeiten der Maschine sowie eine verlängerte Lebensdauer der Hydraulikkomponente.
Ein System für alle Zylinder
Das Produktkonzept des Wegmesssystems ermöglicht die Installation sowohl in Kleinstzylindern als auch in sehr langen Zylindern. Das System ist daher grundsätzlich für alle Zylinderlängen und Kolbendurchmesser geeignet. Aufgrund seiner Robustheit, Leistungsfähigkeit und Flexibilität hinsichtlich Integration eignet sich LiView optimal für die Automatisierung mobiler Arbeitsmaschinen. Die Messleistung des Systems ist auf dem Niveau führender konventioneller Wegmesssysteme wie magnetostriktive oder optische Sensoren. Darüber hinaus zeichnet sich LiView in drei Schwerpunkten aus: einzigartige Integrationslösung, Anwendungsvielfalt und ein hochrobustes Design. bec
Hannover Messe: Halle 21, Stand A08
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