Wenn der kleine Induktivsensor Lasten misst

Induktivsensoren sind die Arbeitstiere der Fabrikautomation. Millionenfach verbaut erledigen sie in der industriellen Automatisierung geräuschlos hunderte Standardaufgaben. Meist wird von ihnen nicht mehr erwartet, als zuverlässig zu funktionieren und gleichzeitig kostengünstig zu sein. Der gewohnte und massenhafte Einsatz dieser Standardsensoren täuscht aber über das grosse Potenzial hinweg, das in Induktivsensoren schlummert. Ein Beispiel hierfür sind die messenden AlphaProx-Induktivsensoren von Baumer, die mit vollständig integrierter Elektronik ausgestattet sind. Sie messen Abstände mit einer Genauigkeit von bis zu 5 µm und einer Auflösung von bis zu 4 nm. Damit sind sie so präzise und zugleich Platz sparend, dass sie völlig neue Möglichkeiten eröffnen. In manchen Fällen können die kleinen Präzisionswunder kostspielige Messsysteme zu deutlich geringeren Kosten vollständig ersetzen. Die folgenden Lösungen verdeutlichen, was hochpräzise Induktivsensoren in den Händen von einfallsreichen Ingenieuren leisten können.

Lösung 1: Späneerkennung in Werkzeugmaschinen
In Werkzeugmaschinen sind Elektrospindeln mit automatischen CNC-Werkzeugwechslern zentrale Komponenten. Eine Standardanwendung für Induktivsensoren ist die Zustandserkennung des Spannfutters (geöffnet, geschlossen mit Werkzeug, geschlossen ohne Werkzeug). Hierzu wird typischerweise je ein schaltender Induktivsensor für die digitale Erkennung jedes einzelnen Zustandes verwendet. Alternativ ermittelt eine messende Variante über den Abstand die exakte Position der Zugstange. AlphaProx-Sensoren gehen hier noch einen Schritt weiter. Sie messen die Lage der Zugstange so genau, dass sie auch winzig kleine Späne zwischen Werkzeug und Spindel erkennen. Diese Fremdkörper stören den Formschluss und können so zu unsauberen Ergebnissen führen. Die kompakten und entsprechend einfach zu integrierenden AlphaProx-Sensoren verhindern das durch die Späneerkennung und gewährleisten so verlässliche und präzise Fräsresultate.

Lösung 2: Gewichtsmessung am Portalkran
An Portalkranen in Stahlwerken, Güterumschlaganlagen oder Werften hängen oft tonnenschwere Lasten, welche bis auf wenige Kilogramm genau gemessen werden müssen. Hierzu verwendet man üblicherweise robuste Hochlast-Kranwaagen, die diesen hohen Zugspannungen standhalten. Dabei gilt: Je höher der Wägebereich, desto massiver und teurer die Waage. Deutlich kostengünstiger ist die Gewichtsmessung, wenn sie nicht direkt im Kraftfluss erfolgt, sondern auf indirektem Wege. So lässt sich das Gewicht zum Beispiel auch anhand der Durchbiegung der Traverse ermitteln, an der die Last hängt. Da diese Biegung im Mikrometerbereich liegt, kommen für die indirekte Gewichtsmessung nur entsprechend leistungsfähige Sensoren in Frage. Die unerreicht präzisen AlphaProx-Induktivsensoren von Baumer erfüllen diese Anforderung und machen erstmals diese intelligente und wartungsfreie Form der Gewichtsmessung mit dem Einsatz von industriellen Induktivsensoren möglich. Die Präzision bis wenige Kilogramm bei der Gewichtsmessung entspricht je nach Gewichtsbereich einer Abweichung von lediglich 0,05 Prozent. Die Kostenersparnis ist dagegen erheblich: Den circa 10’000 Euro für eine Hochlast-Kranwaage stehen etwa 300 Euro für einen präzisen AlphaProx-Induktivsensor gegenüber.

Lösung 3: Messung der Dehnung von Rotorblättern an Windkraftanlagen
Die verstellbaren Rotorblätter von Windkraftanlagen spielen eine entscheidende Rolle für einen sicheren und effizienten Betrieb. Durch die gezielte Anpassung der Rotorblattstellung lässt sich die Windlast regulieren, um sowohl die Stromerzeugung zu optimieren als auch Überlastungen bei stärkeren Winden zu vermeiden. Dafür ist es erforderlich, die auf die Rotorblätter wirkende Windlast präzise zu erfassen. Typischerweise kommen hierfür optische Messsysteme zum Einsatz, die im Inneren der Rotorblätter installiert werden. Diese Systeme messen die Durchbiegung der Rotorblätter, die heutzutage oft Längen von hundert Metern und mehr erreichen. Allerdings ist diese Methode kostspielig, da neben den Messsystemen auch hohe Arbeitskosten für die aufwendige Installation der Lichtleiter im Rotorblatt anfallen.
Baumer Induktivsensoren bieten auch hier eine einfache und kostengünstige Alternative. Die AlphaProx-Modelle messen die Dehnung der Rotorblätter mit der Präzision optischer Messsysteme – jedoch mit deutlich geringerem Aufwand. Dabei wird die Windlast durch eine einfache Abstandsmessung am Fuss des Rotorblattes ermittelt. Die Messvorrichtung wird an nur zwei eng beieinanderliegenden Punkten des Rotorblattes befestigt: Auf der einen Seite befindet sich der hochpräzise Baumer Induktivsensor, auf der anderen ein Metallstab. Die Dehnung oder Stauchung des Rotorblattes als Folge der Windlast führt zu einer Veränderung des Abstands zwischen Sensor und Metallstab. Ergänzend liefern die Vibrationsdaten der Baumer IO-Link-Induktivsensoren wertvolle Informationen über den Zustand der Rotorblätter, etwa zu Vereisungen oder Rissen. Bei dieser und vielen weiteren Anwendungen kommen die Vorteile der smarten Baumer Sensoren doppelt zum Tragen: Sie liefern wertvolle Zusatzdaten und sind zudem über Tools wie die Baumer Sensor Suite einfach und schnell parametrierbar.

Fazit
In der Positionssensorik bietet Baumer mit Induktivsensoren eine unerreichte Genauigkeit von bis zu 5 µm und ermöglicht damit genial einfache Lösungen: von kostengünstiger Gewichtsmessung im Portalkran bis zu blitzschneller Winkelmessung in Prothesen. Auch in anderen Technologien wie optischen Sensoren und Ultraschallsensoren setzt Baumer mit seiner Sensor Toolbox Massstäbe in Bezug auf Genauigkeit, Kompaktheit und Zuverlässigkeit, um die Grenzen des Machbaren zu verschieben.

INFOS | KONTAKT
Baumer Electric AG
Hummelstrasse 17
CH-8501 Frauenfeld
T +41 (0)52 728 11 22
www.baumer.com
sales.ch@baumer.com