Exakte Positionserfassung von Hydraulikzylindern

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Liebherr hat mit LiView ein absolutes Wegmesssystem für Hydraulikzylinder entwickelt, das die kapazitiven Eigenschaften eines Hydraulikzylinders nutzt.

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Das neue Wegmesssystem LiView für Hydraulikzylinder ermöglicht Messungen mit einer Genauigkeit von +/- 1 mm.
Das neue Wegmesssystem LiView für Hydraulikzylinder ermöglicht Messungen mit einer Genauigkeit von +/- 1 mm.
(Bild: D. Quitter / konstruktionspraxis)

Auf der Bauma 2013 hat Liebherr das neue Wegmesssystem „LiView“-System vorgestellt. Hierbei handelt es sich um ein innovatives, elektrohydraulisches System zur exakten und sicheren Positionserfassung von Hydraulikzylindern aller Größenklassen. Die Ermittlung der Position erfolgt dabei mit einer Genauigkeit von bis zu +/- 1 mm. Aufgrund des robusten Aufbaus ist LiView besonders für den Einsatz in Baumaschinen und Mining Equipment geeignet. Als gemeinsame Entwicklung der Firmen Liebherr-Hydraulikbagger in Kirchdorf und Liebherr-Elektronik in Lindau demonstriert LiView die Systemkompetenz und die langjährige Erfahrung von Liebherr auf dem Gebiet der Hydraulik und Elektronik.

Hydraulikzylinder als Kondensator mit elektrischer Kapazität

Das LiView-System basiert auf der Idee, einen Hydraulikzylinder wie eine elektronische Komponente zu betrachten, nämlich als Kondensator und seine intrinsischen elektrischen Eigenschaften zu nutzen. In einem elektronischen Schwingkreis wird per Resonanzmessverfahren die kapazitive Eigenschaft eines Hydraulikzylinders gemessen, die sich mit der Kolbenposition ändert. Durch die positionsgebundene Resonanzfrequenz erzeugt das Messverfahren absolute Werte. Es sind also keine Referenzfahrten notwendig. Konstruktiv müssen für das Wegmesssystem lediglich die einzelnen Komponenten des Hydraulikzylinders mit der Wegmesselektronik verbunden werden. Die bewährte Zylindergeometrie bleibt praktisch unverändert – dies reduziert die Kosten und hält die Störanfälligkeit auf niedrigstem Niveau. Zudem bleibt hierdurch gewährleistet, dass das System weiterhin in hohem Maße an individuelle Kundenanforderungen angepasst werden kann. Über Standard-Schnittstellen werden die erfassten Messdaten an die Maschinensteuerung übergeben.

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Das kapazitive Wegmesssystem eignet sich dank des beschriebenen einfachen Konzeptes für den harten Einsatz in Erdbewegungs- und Mininggeräten, bei dem oft ruckartige Belastungen auftreten. LiView kann selbst bei den größten Miningzylindern von Liebherr eingesetzt werden, die über 5 m lang sind. Generell gibt es für den Einsatz des Systems keine Beschränkung hinsichtlich der Größe der Hydraulikzylinder.

Wegmesssystem als Grundlage für vollautomatische Arbeitsgeräte

Ein wesentlicher Schritt hin zu automatisierten Bewegungsabläufen von Baumaschinen ist die exakte und sichere Erfassung der Position jeglicher Ausrüstungsteile. Diese wird häufig durch Hydraulikzylinder bestimmt. An dieser Stelle setzt das LiView-System an: Die Position der Kolbenstange wird ständig elektronisch erfasst. So kann die Position des jeweiligen Hydraulikzylinders von der Maschinensteuerung verarbeitet werden.

Da die Funktionsfähigkeit des Hydraulikzylinders mit dem LiView-System ständig überwacht wird, können auch Verschmutzungen oder Bauteilschäden frühzeitig erkannt werden. Langfristig führt dies zu höheren Standzeiten und niedrigeren Betriebskosten. Die Elektronik des Systems ist von außen zugänglich.

Jahrzehntelange Erfahrung mit Hydraulikzylindern

Seit über 50 Jahren werden bei Liebherr am Standort Kirchdorf, Deutschland, Hydraulikzylinder entwickelt, konstruiert und gefertigt, die in verschiedensten Baumaschinen und Materialumschlaggeräten zum Einsatz kommen. Diese langjährige Erfahrung fließt heute in die Beratung der Kunden sowie in die Entwicklung und Fertigung jedes einzelnen Produktes mit ein. Das breite Fertigungsspektrum umfasst einfach- und doppeltwirkende Hydraulikzylinder bis hin zu 500 mm Nenndurchmesser und 5.000 mm Hublänge. Insgesamt gliedert sich das Produktspektrum in die Produktgruppen Standardzylinder, Großzylinder, Leichtbauzylinder, Sonderzylinder, Gaszylinder und Dämpfer. Als Ergänzung des Produktprogramms sind verschiedene Optionen und Zubehörteile erhältlich. So kann die Auslegung der hochbeanspruchten Großzylinder ein Life-Cycle-Management beinhalten, welches die Lebensdauer des Hydraulikzylinders durch eine konstruktiv berücksichtigte Wiederaufbereitung der einzelnen Komponenten verlängert.

Kompetenzzentrum für Elektronik

Am Standort Lindau, Deutschland, wurden im Jahr 2003 alle Aktivitäten der Firmengruppe Liebherr in der Elektronikentwicklung und -fertigung zusammengefasst. Die hochwertigen Elektronik-Bauteile und -Systeme aus Lindau werden in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen – beispielsweise im Baumaschinenbereich, in der Luftfahrtindustrie oder in der Verkehrstechnik – erfolgreich eingesetzt. Entwicklung, Produktion und Service orientieren sich konsequent an den projektspezifischen und wirtschaftlichen Anforderungen. Das Produktportfolio gliedert sich in den Bereich der Anzeige- und Bedienelemente, wozu eine Vielzahl an Displays, Tastaturen und Kameras gehören; in den Bereich Steuer- und Regelelektronik, der verschiedene Eingangs- und Ausgangsmodule sowie Steuerrechner und Motorsteuergeräte umfasst sowie in den Bereich der Leistungselektronik, der vor allem Komponenten für die Luftfahrt- und Verkehrstechnik beinhaltet. (qui)

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