Seilzugsensor

Neuer Seilzugsensor ist besonders robust dank Hall-Effekt

| Redakteur: Jan Vollmuth

Der neue Seilzugsensor GSH von Gefran soll überall dort, wo die Anforderung an Lebensdauer, Einsatzhäufigkeit und Einsatzbedingungen wie z.B. Vibrationen und Erschütterungen hoch sind, seine Stärken ausspielen.
Der neue Seilzugsensor GSH von Gefran soll überall dort, wo die Anforderung an Lebensdauer, Einsatzhäufigkeit und Einsatzbedingungen wie z.B. Vibrationen und Erschütterungen hoch sind, seine Stärken ausspielen. (Bild: Gefran)

Der Sensorspezialist Gefran setzt bei seinem neuen Seilzugsensor GSH ganz auf Hall-Effekt-Sensoren. konstruktionspraxis sprach mit Ralph Rohmann, Business Development Manager Mobile Hydraulics, über die Vorteile.

Herr Rohmann, worin unterscheidet sich der neue Seilzugsensor von anderen am Markt erhältlichen Lösungen?

Die bisher amMarkt verfügbaren Lösungen verwenden als Sensorelement Multiturn-Potenziometer, das bedeutet, die Drehbewegung der Seilspule wird beim Ausziehen des Seils in eine Drehbewegung am Potenziometer übertragen. Das aus dieser Bewegung resultierende Spannungsteilersignal kann vom Kunden direkt oder über einen integrierten Verstärker und nachgeschaltete A/D-Wandler als analoges oder digitales Signal ausgelesen werden. Beim unserem neuen Seilzugsensor GSH hingegen werden als primäres Sensorelement anstelle von Multiturn-Potenziometern dreiachsige Hall-Effekt-Sensoren der neuesten Generation eingesetzt. Das heiß, die Sensorelemente messen über drei Achsen die Veränderung des Feldes eines speziellen Permanentmagneten als Winkel. Dieser Wert wird von der im Sensor integrierten Elektronik in ein analoges oder digitales Signal umgewandelt. Um dieses Messprinzip anzuwenden, werden die Umdrehungen der Seiltrommel über ein Präzisionsschneckengetriebe in maximal eine Umdrehung am Gebermagneten des Hall-Effekt-Sensors übersetzt. Ein weiterer Vorteil des neuen GSH ist, dass er als einer der wenigen Seilzugsensoren auf dem Markt zudem optional über eine Variante mit zwei Steckern verfügt, die sich beispielsweise als CAN in beziehungsweise CAN out konfigurieren lassen. Zu guter Letzt ist auch eine halbredundante Version mit zwei getrennten Messkanälen und dementsprechend zwei Gebermagneten/Hall-Effekt-Sensoren erhältlich.

Ralph Rohmann ist Business Development Manager Mobile Hydraulics bei Gefran.
Ralph Rohmann ist Business Development Manager Mobile Hydraulics bei Gefran. (Bild: Gefran)

Welche Vorteile bietet der neue Sensor?

Im Gegensatz zu Potenziometern arbeiten Hall-Effekt-Sensoren berührungslos und unterliegen damit keinem mechanischen Verschleiß. In puncto Temperaturdrift erreichen diese Primärelemente mit Werten kleiner 50 ppm/°C dabei Bestwerte. Außerdem sind die Hall-Effekt-Sensoren deutlich kompakter und erlauben daher eine signifikante Reduzierung der Gehäusehöhe um gut 15 mm. Gleichzeitig ist in Verbindung mit einer neuen Elektronikarchitektur der Weg geebnet, mit zusätzlichen smarten Funktionen auf die Entwicklungen im Zusammenhang mit Industrie 4.0 Antworten zu geben. Integration von Winkel- bzw. Neigungsmessung, Übermittlung von Daten zu Beschleunigung, kumulierten Weg, Temperatur und Vibrationen lauten hier die Schlagworte.

Für welche Einsatzbereiche eignet sich der Seilzugsensor GSH besonders?

Überall dort, wo die Anforderung an Lebensdauer, Einsatzhäufigkeit und Einsatzbedingungen wie z.B. Vibrationen und Erschütterungen hoch sind, kann der neue GSH-Seilzugsensor seine Stärken ausspielen. Das sind nicht nur Anwendungen, wie wir sie klassisch von Seilzugsensoren kennen. Auch stationäre Applikationen wie z.B. in Förderanlagen und Hochregallagern, Verpackungsmaschinen, Pressen und sogar Kraftwerke profitieren von den Vorteilen des neuen Seilzuggebers. Auch überall dort, wo aufgrund der benötigten großen Messlängen magnetostriktive oder linearpotenziometrische Messverfahren nicht mehr wirtschaftlich sind, punktet der Seilzugsensor GSH.

Wie sieht es hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit aus: Was kostet der Mehrwert?

Gefran hat bei der Neuentwicklung großen Wert auf Kosteneffizienz gelegt. So wurden viele der bewährten Komponenten in die Neukonstruktion übernommen. Die Gehäuseunterschale mit allen mechanischen Anschlusspunkten sowie Seiltrommel und Seil haben bereits im Vorgängermodell erfolgreich ihren Dienst verrichtet. Die Hall-Effekt-Sensoren sind hunderttausendfach bewährte Komponenten aus den Gefran Drehwinkelgebern GRA bzw. GRN. Die Platine als elektronisches Herzstück wurde von Gefran nicht nur selbst entwickelt, auch die vollautomatisierte Herstellung und Bestückung erfolgt im eigenen Haus. So konnte erreicht werden, dass der neue Seilzugsensor bei identischer Konfiguration für den Kunden keinen Cent mehr kostet als das der bisherige Sensor.

Worauf sollte man beim Einbau achten?

Kompatibilität war eine der Prämissen in der Konzeptphase der neuen Sensorgeneration. So bleiben alle Anbindungspunkte auf den selben Positionen wie beim Vorgängermodell GSF. Länge und Breite des Gehäuses sind identisch, lediglich die Gehäusehöhe fällt um gut 15 mm geringer aus. Durch die Verwendung von PBT als Gehäusematerial und nylonbeschichtetem Edelstahl für das Zugseil ist der GSH äußerst robust und für harsche Umgebungsbedingungen in einem Temperaturbereich von -40 bis 85 °C ausgelegt. Selbstverständlich unterstützen die Anwendungstechniker von Gefran Kunden bei der Auslegung und Integration des Seilzugsensors in die Maschinenumgebung.

Wie erfolgt die Anbindung an das System?

Dank der verbauten Elektronik sowie dem Einsatz von A/D Wandlern sind der Signalvielfalt theoretisch keine Grenzen gesetzt. Bereits zum Produktionsstart – der offizielle Verkaufsstart ist für Ende 2019 geplant – verfügt der neue GSH über die gängigen Übertragungsprofile analog (0,5 bis 4,5 V, 0 bis 10 V, 4 bis 20 mA) und digital CAN Open. In weiteren Ausbaustufen stehen CAN SAE J1939 und CAN Open Safety auf dem Plan. Mechanisch setzt der GSH dabei auf die bewährten M12x1-Steckverbindungen in einer 4-poligen sowie einer 8-poligen Ausführung für die halbredundante Version, die bei montiertem Anschlussstecker die Schutzklasse IP67 gewährleisten.

Vielen Dank Herr Rohmann

Bauma 2019:

Halle A2, Stand 310

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