Rückmeldegeber für sichere Steuerung automatisierter Maschinen
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Rückmeldegeber

Gebersysteme für mobile Maschinen von FSG

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„Power is nothing without control“ – der Slogan eines großen Reifenherstellers könnte auch im Bereich mobiler Maschinen den sprichwörtlichen Nagel nicht besser auf den Kopf treffen: Ohne die präzise Rückmeldung von Positionen und Lastmomenten ist eine sichere Steuerung automatisierter Maschinen nicht mehr vorstellbar.

 

Inhaltsverzeichnis

1. Grundlegend: Neigungserfassung von Fahrzeug und Arbeitsplattform
2. Rückmeldesysteme für die Krankinematik
3. Seilzuggeber mit flexibler Encoder-Adaption
4. Federkabeltrommel: Längenmessung plus Signalübertragung
5. Gebersysteme, Sensoren und Signalanzeiger für die Führerkabine

Deshalb richtet dieser Beitrag sein Augenmerk auf die elektromechanischen Einheiten zur Positionsrückmeldung und Neigungserfassung, die in mobilen Maschinen die Anwendungssicherheit maßgeblich erhöhen und ein akkurates Arbeiten erst ermöglichen. Von den Encodern, Winkelsensoren und Seilzuggebern wird nicht nur hohe Präzision, sondern angesichts der rauen Einsatzbedingungen auch Robustheit und Ausfallsicherheit, geringster Wartungsaufwand sowie die Ausstattung mit CAN-Busschnittstellen erwartet. Forderungen, denen FSG, Spezialist für kundenspezifische Sensorik mit Sitz in Berlin, mit hochrobusten, EMV-sicheren Ausführungen, schlagfesten und wasserdichten Gehäusen, redundanter Messwerterfassung und verschleißfreien magnetischen Messsystemen gerecht wird. Am Beispiel eines Mobilkranes werden Vielfalt und typische Einsatzbereiche der heute verwendeten Sensoren veranschaulicht und die entscheidenden Eigenschaften der FSG-Produkte vorgestellt.

Grundlegend: Neigungserfassung von Fahrzeug und Arbeitsplattform

Bevor die Führer von Mobilkranen mit der Arbeit beginnen, muss eine stabile, bodenebene Aufstellung des Unterwagens gewährleistet werden, um ein Schlingern von Lasten oder gar ein Kippen des Fahrzeugs auszuschließen. Die ein- und zweiachsigen Neigungssensoren der Baureihe PE-MEMS-X(Y) von FSG gewährleisten bei mobilen Maschinen durch ihr mikro-elektromechanisches Messsystem eine hochgenaue, redundante Neigungserfassung in der x- und y-Achse im Messbereich von ±60° (zweiachsige Ausführung) bzw. 360° (einachsige Ausführung), die eine sichere Nivellierung der Fahrzeugplattform ermöglichen. Je nach Winkelbereich und Signalausgang erreichen sie bei einer Auflösung von 0,01° eine Genauigkeit von ±0,1°. Zusätzlich sorgt ein integrierter Gyrosensor für die Kompensation von Schockbeanspruchungen. Die Neigungssensoren im Alu- oder V4A-Edelstahlgehäuse erreichen Schutzarten bis IP68 und sind für Temperaturbereiche zwischen -40 °C und +80 °C ausgelegt. Dabei erfüllen sie alle technischen Sicherheitsanforderungen gemäß der Normen IEC 61508 (SIL2) bzw. EN 13849 (PLd). Die Signalausgabe erfolgt wahlweise mittels CANopen- oder CANopen-Safety-Protokoll, alternativ können die erfassten Werte auch als 4-20mA-, 0-10V- oder als einfache Schaltsignale ausgegeben werden. Zur übersichtlichen Justierung der Fahrzeugstützen bietet FSG zudem robuste Steuereinheiten mit Koordinatenanzeiger, LED-Anzeiger und Bedienelemente zur Steuerung der Stützholmlänge, Stützdrücke und der Nivellierung. Darüber hinaus umfasst das FSG-Portfolio weitere optimierte Lösungen zu Neigungserfassung bei Teleskop-Armen oder Arbeitskörben, wie z.B. die robusten Einachs-Geber des Typs PE 4000, die auf dem Prinzip des ölgedämpften Pendels aufbauen und sich für Neigungsmessungen bis ±45° eignen. Auf Anfrage liefert der Hersteller viele der genannten Sensoren auch mit redundanter Elektronik.

Rückmeldesysteme für die Krankinematik

Neben der Neigungserfassung ist die Winkelaufnahme von Grund- und Knickarm – oder des Löffels bei Baggern – essentiell. Die Gelenkwinkelgeber im robusten, vollständig gekapselten Gehäuse mit IP68 wurden von FSG eigens für die Winkelmessung in Baumaschinen entwickelt. Da die Sensorauslenkung bei den magnetisch und damit verschleißfrei arbeitenden Winkelgebern über einen Flansch oder Gelenkarm erfolgt, ist eine besonders einfache Integration gewährleistet. Zudem erfordert das äußerst flache Gehäuse nur sehr geringen Einbauraum. Das SIL2-konforme Gerät mit redundanter Signalerfassung und -ausgabe steht mit 4 – 20 mA-Signalausgang oder CANopen-Schnittstelle zur Verfügung. Für höchste Ansprüche an Präzision und Sicherheit bei der Schwenkwinkel-Messung der Teleskoparme bietet FSG die magnetischen Multiturn-Drehkranzgeber des Typs MH14/12-CAN, die eine Winkelerfassung von max. 4096 Umdrehungen ermöglichen und über ein programmierbares Getriebe, doppelte Wellenlagerung und CANopen/CANopen-safety-Ausgänge verfügen. Die nach EN 61508 SIL-konformen Drehkranzgeber mit Schutzart IP68 werden über ein verfedertes, spielfreies Zahnrad mit dem Zahnkranz des Auslegerantriebs verbunden.

Seilzuggeber mit flexibler Encoder-Adaption

Nicht zuletzt benötigen die Kran-Bediener genaue Informationen über die lineare Verfahrweite des Teleskoparms. Zur Messung des linearen Teleskoparm-Verfahrwegs sowie auch zur Bestimmung von Stützholmlängen, Gabelhöhen bei Staplern oder Arbeitsplattformen an Scherenbühnen bietet der Sensorspezialist Seilzuggeber in unterschiedlichen Ausstattungsvarianten für Messlängen bis 60 m.

Neben einem großen Spektrum kundenspezifischer Seilzuggeber führt FSG die Längenmesssysteme in den Standardbaureihen SL3000, SL0 und SL00. Unabhängig von den unterschiedlichen Anwendungsbereichen zeichnen sich sämtliche Ausführungen durch geringen Montageaufwand und flexible Bauformen aus: Alle drei Baureihen enthalten im flachen Kunststoff- oder robusten Aluminiumgehäuse eine massearme, hochgenaue Messtrommel mit äußerst stabilem Federrückzug und verfügen über eine Flansch-, Kupplungs- oder Getriebeaufnahme: Damit eignen sie sich sowohl zur Adaption eigener als auch für den Anbau handelsüblicher Single- oder Multiturndrehgeber in Synchrogrößen 13 bis 23. Für die Adaption der Drehgeber steht eine Vielzahl von Kupplungen für verschiedene Wellendurchmesser zur Verfügung. Das Aufwickeln des robusten, hochflexiblen Stahlseils erfolgt einlagig.

Während die wirtschaftlich optimierten Modelle der Baureihe SL00 für Messlängen bis 10 m und die SL0-Ausführungen für Messlängen bis 15 m erhältlich sind, dienen die Seilzuggeber der Baureihe SL3000 mit sehr robusten 60m-Mess-Seilen aus rost- und säurebeständigem Edelstahl der Längenmessung von Kranauslegern und Stützholmen. Beim Aufwickeln sorgt eine patentierte Seiltrommelmechanik dafür, dass das flexible Mess-Seil stets in Lagen mit konstanten axialen Abständen auf die hochgenaue Messtrommel gespult wird. Die Trommelumdrehungen werden vom magnetischen Multiturngeber der Baureihe MH1023 aufgenommen, der bis zu 64 Umdrehungen erfasst. Optional lassen sich diese Seilzuggeber mit anderen handelsüblichen Drehgebersystemen kombinieren. Zur Optimierung der Anwendung ist der Anbau unterschiedlichen Zubehörs, wie z.B. Umlenkrollen, Bürsten- und Druckluftvorsätzen etc. möglich. Die Seilzuggeber erreichen eine Lebensdauer von bis zu einer Million Lastwechselzyklen und stehen auch in Ex-Ausführungen zur Wahl.

Federkabeltrommel: Längenmessung plus Signalübertragung

Auch die Federkabeltrommeln der Serie L von FSG dienen der Erfassung von Längen und optional der Geschwindigkeit, die Serie LW integriert zusätzlich ein hochauflösendes, mikro-elektromechanisches Neigungsmesssystem zur Winkelaufnahme bei Teleskoparmen. Darüber hinaus bieten die Federkabeltrommeln die Möglichkeit, über bis zu maximal 26-adrige Messkabel auch Messdaten oder Speisespannungen zu übertragen. Die Messdaten und Steuersignale werden an einem mehrpoligen Schleifringkörper abgegriffen und auf Reihenklemmen geführt. Alle elektrischen Komponenten sind in einem rundum geschlossenen Aluminium-Gussgehäuse der Schutzart IP65 untergebracht. FSG bietet Federkabeltrommeln für Messlängen bis 60 m, die Signalausgabe erfolgt bei den Standardausführungen als 4-20 mA-Normsignal. Optional lassen sich die Kabeltrommeln in baugleicher Ausführung auch mit digitalen Gebersystemen ausstatten, die die Längen- und Neigungswerte im CANopen-Datenformat bereitstellen – für sicherheitsrelevante Anwendungen, für die ein Sicherheitsintegritätslevel 2 gemäß IEC 61508 erfordert wird, auch in redundanter Ausführung.

Gebersysteme, Sensoren und Signalanzeiger für die Führerkabine

Neben Neigungssensoren, Dreh- und Seilzuggebern zur direkten Applikation an beweglichen Krankomponenten oder anderen mobilen Maschinen umfasst das FSG-Portfolio ein breites Spektrum an Gebersystemen, Sensoren und Signalanzeigern für Fahrerhäuser und Führerkabinen. Speziell für die elektronische Steuerung hydraulisch betriebener Stelleinrichtungen unter extremen Einsatzbedingungen hat FSG die 2-Achs-Joysticks der Baureihe ST mit verschleißfreien induktiven oder magnetischen Messsystemen konzipiert. Kundenspezifische Steuerbefehle lassen sich über die im Steuergriff eingebauten Schaltelemente integrieren. Die Steuersignale für jede Achse können je nach Bedarf als analoge Strom- bzw. Spannungssignale oder für sicherheitsrelevante Anwendungen als redundante CANopen-Signale ausgegeben werden. Für die direkte Ansteuerung von hydraulischen Servoventilen kann das induktive Steuersystem mit einer integrierten Leistungselektronik mit impulsbreitenmoduliertem Ausgangsstrom bis 1000 mA ausgerüstet werden. Außerdem führt FSG preissensible Ausführungsvarianten als Ein- und Zweiachsgeber mit Widerstandsausgang im Programm. Wie die Handbediengeräte verfügen auch die robusten Fußpedalgeber der Baureihe FS über berührungslos arbeitende Messsysteme und den gleichen Ausgangssignalumfang. Die Geber, die als Gaspedal, Drehwerksbremse oder für andere typische Baumaschinen-Anwendungen eingesetzt werden, ermöglichen zudem entsprechend der Pedalauslenkung die Ausgabe elektrischer Steuersignale. Alle Fußpedalgeber-Ausführungen sind für sicherheitsgerichtete Anwendungen gemäß IEC 61508 bzw. EN 13849 mit redundanten Schnittstellen erhältlich. Für die Darstellung von Messdaten, die zur Kontrolle von Kran- und Baggeranlagen erforderlich sind, liefert FSG eine große Auswahl an Anzeigegeräten im Pult-Gehäuse. Die Anzeigegeräte können als LED-, Dioden- oder Zeigerinstrument ausgeführt werden.

Darüber hinaus komplettiert FSG sein Produktangebot zur Ausstattung mobiler Maschinen um Windwarnsysteme mit wählbaren Grenzwertkontakten für den Messbereich bis 40 m/s und motorische Scheinwerfersteuereinheiten mit Stellungsrückverfolgung für die manuelle oder automatische Scheinwerferausrichtung auf den Lasthaken. jke

www.fernsteuergeraete.de

Details zu Rückmeldegeber
für mobile Maschinen bei FSG:
http://hier.pro/t0bv0


PLUS

FSG

Seit über siebzig Jahren haben sich Produkte zur Weg- und Winkelbestimmung von FSG in maschinellen Anwendungen bewährt. Heute entwickelt und fertigt das Traditionsunternehmen anwendungsorientierte Systemlösungen für nahezu jede industrielle mess- und regelungstechnische Anforderung. Die Entwicklungs- und Versuchs-Abteilungen von FSG führen alle erforderlichen Funktionstests praxisnah durch und überprüfen in rechnergestützten Simulationen Maßnahmen zum EMV-Schutz. Neben einer Vielzahl von Standardprodukten zur Winkel-, Neigungs- und Längenerfassung liefert der Berliner Sensorhersteller vor allem kundenspezifische Lösungen für Einsatzgebiete, in denen Messgeräte und Aufnehmer rauen klimatischen Bedingungen, starken Erschütterungen und Vibrationen sowie heftigen mechanischen Einwirkungen standhalten müssen. Dazu zählen neben dem Schiffs- und Offshore-Bereich Krananlagen, Bagger und Baumaschinen, der Schienenverkehr sowie Anwendungen der Wasser- und Energiewirtschaft.

www.fernsteuergeraete.de

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