Online Magazin für Konstruktion und Entwicklung

Hier finden Sie alles, was der Konstrukteur für seine Konstruktion und der Entwicklungsingenieur für seine Neuentwicklung vom Entwurf bis zur Qualitätssicherung in der Fertigung brauchen wie Produktneuheiten, deren Anwendungen, neue Technologien oder Forschungsergebnisse. Unternehmensmeldungen sowie Themen zu technologischen und Megatrends aller industriellen Branchen vervollständigen unser Angebot an Industrie News. Los geht's mit den Nachrichten.

Unternehmensmeldungen

Sensilo Werk Neubau von Jumo schreitet voran
Jumo errichtet im Technologiepark ein Werk für die Fertigung von Temperatur- und Drucksensoren mit einer Produktionsfläche von rund 13 000 m². Mit rund 50 Mio. Euro ist der Neubau die größte Investition in der Geschichte des Unternehmens.
3DExperience Word 2024 in Dallas
Zur 3DExperience World 2024 im Februar feierte Dassault Systèmes in Dallas, Texas, das 25-jährige Jubiläum der Veranstaltung. Das alljährlich stattfindende Anwendertreffen unterstützt die globale Community in der Entwicklung zukunftsfähiger Produkte und Prozesse.
Michael Koch GmbH bezieht neue Werkhalle
Im „Fabrikle“ von Michael Koch steht nun mehr Platz für die Montage kunden- und maschinenspezifischer sicherer Bremswiderstände zur Verfügung. Die neue moderne Halle wurde kürzlich von den Mitarbeitenden "im Sturm erobert".
Elon Musk verklagt OpenAI wegen Profitorientierung
Elon Musk reicht Klage gegen OpenAI und Geschäftsführer Sam Altman ein und wirft ihnen Vertragsbruch vor, das ursprünglich als gemeinnütziges konzipierte Unternehmen jetzt profitorientiert agiert.
Murat Simsir stärkt strategische Unternehmensführung bei Montech
Murat Simsir hat am 1. Januar 2024 die Position als CSO bei Montech übernommen. Der ehemalige Leiter Verkauf und Projektmanagement stärkt nun als Teil der Geschäftsleitung die strategische Unternehmensführung des Unternehmens.
FACHGEBIETE

Industrie News für Ihre Konstruktion und Entwicklung aus den Fachgebieten

Schaltschrank

Schaltschrank

Auf zum intelligenten Antriebsstrang für Predictive Maintenance

Das Modul Roba-brake-checker oder die drehmomentmessende Wellenkupplung von Mayr sorgen für intelligente Sicherheit in der smarten Produktion.

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Kunststoffe

Kunststoffe

Die ersten 100 Igus Fahrräder gehen auf die Straße

Die ersten 100 Igus Urban Bikes gehen auf die Straße und in Köln wird eine eigene Produktion mit einer Kapazität von 10.000 Fahrrädern aufgebaut.

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Kupplungen

Kupplungen

Drehmoment messende Wellenkupplung

Die smarte Stahl-Lamellenkupplung Roba-drive-checker von Mayr kann mehr als nur Drehmomente übertragen und Wellenversatz ausgleichen.

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Robotik

Robotik

Roboter für das Kabel-Handling programmieren

Artiminds Robotics stellt als Aussteller im Application Park der Hannover Messe eine Kabel-Handling-Anwendung zur präzisen Kabelsatzmontage vor.

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BRANCHENSPECIALS

Industrie News für Ihre Konstruktion und Entwicklung aus den Branchen

Lebensmitteltechnik

Lebensmitteltechnik

Schmier- und Dichtungsoptimierte Linearführung

Schaeffler präsentiert Linearführungen für die Lebensmitteltechnik mit optimierten Dichtungen, Abstreifer und Langzeitschmiereinheit.

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Mobile Arbeitsmaschinen

Mobile Arbeitsmaschinen

Flexibel anpassbares Gateway für die Agrartechnik

IFM Electronic stellt auf der Hannover Messe das Isobus Gateway vor, welches für landwirtschaftliche Geräte konzipiert und spezifisch anpassbar ist.

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Energietechnik

Energietechnik

All Electric Society – Zukunftsbild der Konnektivität

Harting gibt auf der Hannover Messe Preview einen Ausblick auf die Hannover Messe und zeichnet das Zukunftsbild einer „All Electric Society“.

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Umrichter

Umrichter

Zertifizierter Servoregler mit Profisafe-Schnittstelle

Wittenstein stellt auf der Logimat einen sicherheitszertifizierte Servoregler mit Profisafe-Interface und integrierter Sicherheitskarte für FTS vor.

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MESSESPECIALS

Industriemesse News

Hannover Messe zweigt Energie für nachhaltige Industrie
Als ein vernetztes industrielles Ökosystem demonstrieren die Aussteller unter dem Leitthema Energizing a sustainable Industry, wie durch den Einsatz von Elektrifizierung, Digitalisierung und Automatisierung Klimaneutralität erzielt werden kann.
Control Messe 2024 | Branche freut sich schon auf Stuttgart
Die Control 2024, die bedeutende internationale Fachmesse für Qualitätssicherung, findet vom 23. bis 26. April in Stuttgart statt. Sie Messe legt einen besonderen Fokus auf Automatisierung und Digitalisierung.
SPS Nürnberg: Jetzt in 16 Hallen!
Die SPS – Smart Production Solutions vom 14. bis 16.11. 2023 verzeichnet ein deutliches Wachstum der Messe im Vergleich zum Vorjahr und ist auf dem Weg zum Vor-Corona-Niveau.

In den letzten Jahren ist der Bedarf an Sensoren zur Erfassung von geometrischen Größen in allen Bereichen industrieller Anwendungen stark angestiegen. Die optimale Lösung für jeden Bedarfsfall benötigt einen angepassten Sensor, der nach den Kriterien Messbereich, Auflösung, Genauigkeit, Bauform und Umgebungsbedingungen ausgewählt werden kann. A. B. Jödden hat für alle Einsatzfälle passende analoge Sensoren – von induktiv bis kapazitiv, in Miniatur- und Atex-Ausführung.

Joedden analoge Miniatursensoren

Inhalt

 

Aufbau und Funktion induktiver Wegaufnehmer

Die typische Ausführung eines induktiven Wegaufnehmers besteht aus einem hohlen Spulenkörper mit den streng symmetrisch gewickelten Spulen, einer magnetischen Abschirmung mit hoher Permeabilität und dem runden rostfreiem Stahlgehäuse. Die Räume zwischen Spule und Gehäuse werden komplett mit aushärtendem Kunststoff vergossen.

Durch den Spulenkörper bewegt sich der Stößel einer Nickel-Eisenlegierung und verändert die Induktivität der beiden Spulenhälften gegensinnig. Die Bohrung des Spulenkörpers und der Durchmesser des Stößels sind so gewählt, dass eine berührungslose, verschleißfreie Bewegung erfolgen kann.

Die kontaktlose Messung ist ein großer Vorteil der induktiven Wegaufnehmer und ermöglicht somit Einsätze unter anderem in Maschinen zur Materialprüfung und auf Vibrationsprüftischen. Auf Grund der unendlichen Auflösung können kleinste Wegänderungen des Stößels gemessen werden, die nur durch das Rauschen der angeschlossenen Elektronik begrenzt sind. Die nahezu unbegrenzte Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit ermöglichen den Einsatz bei sensiblen Anwendungen wie in Satellitentechnik, Flugzeugen oder Industrieautomation.

Der frei bewegliche Stößel hat keinen Anschlag und kann aus dem Wegaufnehmer herausgezogen werden. Bei auftretenden Überhüben wird der Wegaufnehmer nicht zerstört. Nur axiale Bewegungen des Stößels führen zu einer Induktivitätsänderung. Radiale Bewegungen zur Messrichtung werden nicht miterfasst, so dass beispielsweise Hebelbewegungen gemessen werden können.

Induktive Sensoren in Kraftwerken

Joedden analoge WegaufnehmerZur Erfassung von Stellungen in Hochdruck-Dampf-Bypassventilen und Wassereinspritzventilen an Dampfturbinen in Kraftwerken werden induktive Wegaufnehmer eingesetzt. Es besteht die Forderung, die Ventilstellung zwischen 0 und 100 % (entspricht 4 bis 20 mA Ausgangs-Signal) exakt zu erfassen. Um die mechanischen Toleranzen der Ventile auszugleichen, müssen Anfangs- und Endwert der Wegaufnehmer einstellbar sein. Die Montage und Justierung der Wegaufnehmer soll einfach und zuverlässig erfolgen.

Diese Forderungen erfüllen die programmierbaren induktiven Wegaufnehmer mit integrierter Elektronik. Der analoge Messwert des induktiven Wegaufnehmers wird mit einem 16-Bit A/D-Wandler digitalisiert und in einem Mikrocontroller verarbeitet. Die Korrektur der Messwerte erfolgt mit den in einem Eeprom abgelegten Genauigkeitsabweichungen. Die digitale Information wird mit einem 16 bit D/A-Wandler in normierte Ausgangs-Signale 0 (4) bis 20 mA oder 0 bis 5 (10) V umgeformt. Den für die Anwendung benötigten Messweg kann der Anwender programmieren.

Der Wegaufnehmer wird auf den gewünschten Anfangspunkt gestellt und ein Kontakt wird am Stecker- oder Kabelausgang für mindestens 2 s mit der Betriebsspannung verbunden. Dadurch stellt sich das Ausgangssignal auf den Anfangswert ein. In der gleichen Weise erfolgt die Endwerteinstellung.

Die erfolgreiche Programmierung wird durch kurzzeitigen Wechsel des Ausgangs-Signals auf Mittelstellung signalisiert. Durch diese Technik sind unterschiedliche Messwege mit nur einem Wegaufnehmer darzustellen: Ein Wegaufnehmer mit nominal 150 mm Messweg entsprechend 0 bis 10VDC Ausgangssignal kann Messwege von minimal 0 bis 26 mm bis maximal 0 bis 160 mm in ein 0 bis 10 VDC Spannungssignal umsetzen.

Der zulässige Betriebsspannungsbereich zwischen 9 und 32 VDC, die große Genauigkeit von 0,1 % und die verschiedenen Ausgangssignale ermöglichen den Einsatz in vielen Bereichen. Zusätzliche mechanische Anbauten wie Kugelgelenke an Stößel und Gehäuse, Schutzrohre oder Tasterversionen mit Rückholfedern sind lieferbar. Der elektrische Anschluss erfolgt wahlweise über Stecker oder wasserdicht angegossenes Kabel. In dieser Ausführung wird die Schutzart IP68 (Untertauchen) erreicht.

Induktive Miniaturwegsensoren mit integrierter Elektronik

Die induktiven Wegsensoren der Baureihe SM27 haben einen Durchmesser von 10 mm und erfassen Messwege bis 20 mm. Ein integrierter Microcontroller wertet die durch die axiale Verschiebung eines NiFe-Metallkerns hervorgerufene Induktivitätsänderung aus.

Die Betriebsspannungen von 5 oder 24 VDC und der geringe Betriebsstrom von nur typ. 3 mA ermöglichen den Einsatz auch in mobilen Systemen. Das wegproportionale, analoge Ausgangssignal von 0 bis 4 VDC kann von vielen Auswerteeinheiten direkt verarbeitet werden. Zudem sind digitale Schnittstellen wie die RS232 oder PWM-Signale möglich.

Auch diese Miniatursensoren in Schutzart IP68 halten extremen Umweltbedingungen wie Ölnebel, Schlamm, Regen und Staub stand und widerstehen Schockbelastungen bis 250 g SRS sowie Vibrationsbelastungen bis 20 g rms.

Mit Atex-Zulassung für den Ex-Bereich

Die induktiven Wegaufnehmer der Serie SM20 und SM26 sind in einem druckfest gekapselten Gehäuse eingebaut und vergossen. Dieser Aufbau hat die Schutzart IP68, ist für den Einsatz im Ex-Bereich zugelassen und trägt die Kennzeichnung II 2 GD T 80°C EEx d IIC T6. Die Versorgung der Wegaufnehmer mit der erforderlichen Trägerfrequenz und die Signalaufbereitung können durch Standard Elektronikmodule der Serie SM12 erfolgen. Eigensichere Kreise sind durch die Kapselung des Wegaufnehmers nicht erforderlich.

Die Messwege bis 4 mm werden mit einer Genauigkeit von <0,25 %, in den angeschlossenen Elektronikmodulen, in 0(4) bis 20 mA, 0 bis 10 VDC oder ±10 VDC umgeformt.

Neigungs-, Beschleunigungs- und Vibrationssensoren

Joedden analoge Neigungssensoren

Die kapazitiv messenden Sensoren sind hochgenau (Auflösung bis 0,0004° oder 15 µg) und mechanisch sehr belastbar. Die Sensoren beruhen auf einer weiterentwickelten ‚bulk micromachined‘-MEMS Technologie. Die dreidimensionale Struktur (3D-MEMS) dieser Sensoren beinhaltet ein Pendel aus einkristallinem Silizium. Dieses ist hermetisch zwischen zwei Siliziumplatten eingeschlossen. Daraus resultiert ein langzeitstabiler, hochauflösender und schockfester Sensor. Eine Gasdämpfung im Messelement verhindert ein Überschwingen und störende Resonanzschwingungen. Die Pendelbewegung wird kapazitiv mit einem ASIC gemessen.

Die Messelemente werden in kleine, robuste Metallgehäuse montiert und vergossen. Die Sensoren benötigen bei einem Ausgangssignal von 0,5 bis 4,5 VDC eine Betriebsspannung von 5 VDC oder 7 bis 35 VDC und können bei Temperatur-Umgebung zwischen -40° und +100 °C eingesetzt werden.


Abstandssensor mit schneller Time-of-flight Messmethode


Typische Anwendungsbeispiele für diese Sensoren sind Tilt-Anwendungen wie Neigungsgrenzwertgeber, Nivellierung von Maschinen, Apparaturen und Messgeräten, automatische Nivellierung von Auslegern, Baggerschaufeln, Plattformen. Bei der Neigungs- und Winkelmessung kommen sie in Neigungsmesswertgebern für Messgeräte (Laserdistanzmessgeräte), Fahrzeugen, Eisenbahnwaggons, Operationstischen, Bau- und Produktionsmaschinen zum Einsatz.

Für Beschleunigungsmessungen dienen sie Sensoren als Aufprall-Überwachung an Eisenbahnwaggons, zu Schock- und Crash-Monitoring, Bewegungserfassung für die Fitnessanalyse oder bei Senioren-Alarmsystemen, Freifallerkennung und in Automotive-Anwendungen wie für ESP- und ABS-Systeme. Vibrationsmessungen sind für die Lagerschadenfrüherkennung, Diebstahlsicherung oder Erdbebensicherheitsabschaltung möglich, um nur einige zu nennen

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Autorenangabe
Bernd Jödden

Bernd Jödden ist Geschäftsführender Gesellschafter der A. B. Jödden GmbH in Krefeld.