Sensorik Hightech-Sensorik für die Industrie

Die automatische Steuerung industrieller Prozesse erfordert die permanente Messung der Prozessvariablen Druck, Weg, Temperatur und Kraft. Mit seinem Sensorik-Produktprogramm bietet Gefran für jede Anwendung und Messung den geeigneten Sensor.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

ACE Stoßdämpfer GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Das Portfolio an leistungsstarken und langlebigen Druckmessumformern, linearen Wegsensoren, Massedruckmessumformern und Temperatursensoren sowie seit kurzem auch Lastmesszellen der Marke Sensormate ist die zweitgrößte Produktfamilie für Gefran. Die meisten Sensoren können produktübergreifend in den unterschiedlichsten Industrien eingesetzt werden. Einige sind jedoch gezielt auf die besonderen Anforderungen einzelner Branchen zugeschnitten.

Zu den ersten Sensoren im Produktprogramm zählten die Temperatursensoren. Die Massedruckmessumformer sind der Verkaufsschlager und bei seinen potentiometrischen Wegsensoren erreicht Gefran mit 0,04 % Linearitätsabweichung vom Endwert Genauigkeiten, die denen der eigenen magnetostriktiven Sensoren (0,02 %) Konkurrenz machen. Entscheidend für den Erfolg des Unternehmens ist die stetige Optimierung bestehender und die Entwicklung neuer Produkte. Dafür investiert Gefran jährlich 6 % des Umsatzes. Der lag 2012 bei 131,5 Mio. €. Damit ergab sich ein F&E-Etat von knapp 8 Mioi. €.

Hightech-Wegsensoren ONPP

Eine der Neuentwicklungen aus den Gefran-Labors sind die magnetostriktiven Wegmesser der ONPP-Serie, die auf der ONDA-Technologie basieren. Onda, das italienische Wort für Welle, steht für das Prinzip der magnetostriktiven Wellenleitung einer Körperschallwelle.

Ein Stromimpuls von 3 A erzeugt ein elektrisches Magnetfeld entlang des Wellenleiters. Dieses durchläuft einen im Pneumatikzylinder verbauten Positionsmagneten. Treffen die beiden Magnetfelder aufeinander, entsteht durch die Magnetostriktion eine Körperschallwelle. Sie läuft mit Ultraschallgeschwindigkeit den Wellenleiter entlang und wird vom Empfänger registriert. Der misst die Zeit, die der Impuls benötigt, um zum Magneten und wieder zurück zu gelangen, und errechnet unter Berücksichtigung der spezifischen Schallgeschwindigkeit des Wellenleiters (ca. 3000 m/s) den zurückgelegten Weg. Beim ONPP wird das Integral über die Laufzeit berechnet und in ein der Position entsprechendes Analogsignal umgewandelt.

Speziell für Pneumatikzylinder entwickelt

Die ONPP-Wegsensoren wurden speziell für Pneumatikzylinder mit Durchmessern von 16 mm bis 80 mm nach ISO15552 entwickelt. Sie werden mithilfe von Nutensteinen direkt auf dem Zylinder montiert und nutzen zur Positionsmessung des Kolbens die im Kolbenboden des Zylinders verbauten Magnete. Diese Magnete können unterschiedliche Polarität besitzen,

was bei einer auf eine Polarität fest eingestellte Elektronik zu einem Offsetfehler führt. Die exklusive Elektronik von Gefran erkennt jedoch automatisch die Magnetpolarität und ver-

meidet somit mögliche Messfehler. Der Sensor mit einem Analogausgang ist für Messwege von 50 bis 900 mm geeignet und erreicht Linearitätsabweichungen von ± 0,2 % vom Eingangswert. Damit bietet Gefran einen einfach nachrüstbaren Wegsensor zu einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis.

Hightech-Kraftsensoren

Seit der Übernahme des Schweizer Unternehmens Sensormate gehören auch Kraftsensoren zum Gefran-Produktportfolio; darunter einzigartige Sensoren wie Magnet-, Aufpress- und Halbleiter-Dehnmessstreifen sowie kabellose, rotierende Lastdosen. Bei diesen Lastdosen wird die Versorgungsspannung induktiv und das eigentliche Signal über Bluetooth übertragen.

Die Halbleiter-DMS zeichnen sich durch einen außergewöhnlich hohen Verstärkungsfaktor aus, der dem Faktor piezoelektrischer Elemente gleicht. Dadurch erreichen diese Sensoren einen Signalhub von 120 mV – üblich sind 2 mV – und damit ein viel besseres Signal.

Aufpress-Sensoren werden üblicherweise für die kontinuierliche Messung eingesetzt und verbleiben an der Maschine. Um die Struktur der Anlage nicht zusätzlich zu belasten, sind sie sehr klein. Ihre Montage erfolgt wahlweise über eine Schraube auf einer planen Oberfläche, mit Bändern auf einer Welle oder durch Verspannung über einen Exzenter bei der Anbringung in Bohrungen.

Magnet-Sensoren für den Versuchsbereich

Magnet-Sensoren wie der Magnet-DMS eignen sich vor allem für den Versuchsbereich, weil sie schnell montiert und genauso schnell wieder abgenommen werden können. Sie vereinfachen und beschleunigen die Dehnungsmessung deutlich. Im Gegensatz zu herkömmlichen Dehnmessstreifen muss vor der Messung die betroffene Metalloberfläche weder gereinigt noch geschliffen werden.

Auch ein spezieller Schutz der elektrischen Kontakte durch Pasten oder Folien entfällt, denn der eigentliche Sensor ist durch sein Gehäuse geschützt. Es sind bis auf einen Drehmomentdreher weder Wegwerfmaterialien noch spezielle Werkzeuge oder viel Erfahrung für die Anwendung erforderlich. Auch die bei geklebten DMS notwendige Verstärkerkalibrierung entfällt, da der Magnet DMS einen Standard-k-Faktor von 2,0 besitzt.

Durch diese Vereinfachungen liegt der zeitliche Aufwand für den Einsatz eines Magnet-DMS mit maximal 5 Minuten weit unter dem für einen geklebten DMS, dessen Anwendung mindestens 45 min (max. 100 min) in Anspruch nimmt. Und dabei ist nicht einmal sicher, dass auch richtig gemessen wird. Der Magnet-Sensor ist also nicht nur zuverlässiger, er ist im Gegensatz zu einem nur einmal nutzbaren Klebe-DMS auch immer wieder verwendbar und macht sich bereits nach fünf Einsätzen bezahlt.

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