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DER KONSTRUKTEUR 05/2023

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DER KONSTRUKTEUR 05/2023

ANTRIEBSTECHNIK 02 03

ANTRIEBSTECHNIK 02 03 TITELSTORY PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Drucksensoren, sondern direkt an den Antriebswellen gemessen. Alle Einflüsse im davor liegenden Antriebsstrang sind so ausgeschlossen. Sogar Blockaden, Verstopfungen und Fehldosierungen lassen sich über das Drehmomentsignal komfortabel erkennen, der Streuprozess wird noch präziser, effizienter und wirtschaftlicher. Die Drehmomentmessung so nahe am Prozess ist für Streuer KOMPAKTE SENSORTECHNIK Durch die Anpassungsfähigkeit hinsichtlich des Designs und der kompakten Bauweise von Torquesense waren nur geringe Änderungen an unserer Konstruktion erforderlich. MARK HOVING, Manager R&D bei Schuitemaker, Rijssen, Niederlande jeglicher Art, wie Sähstreuer, Düngemittelstreuer aber auch Salzstreuer für den kommunalen Wintereinsatz eine zukunftsweisende Lösung. MESSMODUL STEIGERT EFFIZIENZ UND QUALITÄT Ein weiterer Faktor, der zu Ineffizienz und Qualitätsproblemen in der Landtechnik führt, sind die unvermeidbaren Schwankungen bei den verarbeiteten Naturprodukten zum Beispiel hinsichtlich Dichte, Feuchtigkeit und Rieselverhalten. Dies betrifft Häcksler, Häckselladewagen, Erntemaschinen sowie Bodenbearbeitungsmaschinen. Schuitemaker, ein niederländischer Hersteller von Landmaschinen zur Futtergewinnung, Fütterung und Düngung entwickelt seit Jahrzehnten Häcksel-Ladewagen. Die Mehrzweckwagen nehmen Gräser vom Boden auf, zerkleinern sie im Häckselwerk und fördern das Häckselgut in den Wagen. Damit dieser gleichmäßig und möglichst vollständig gefüllt wird, muss der sogenannte Kratzboden rechtzeitig nach hinten bewegt werden. Mark Hoving, Manager R&D bei Schuitemaker, schildert ein häufig auftretendes Symptom: „Ist das Erntegut schwer oder nass, steigt dieses nicht bis zur vorderen Oberwand an, der dortige Sensor schaltet deshalb den Kratzboden nicht ein, das Futter staut sich, wird zerquetscht und verklumpt. Um den Kratzboden optimal und automatisch ein- und auszuschalten, sind eigentlich zwei Messgrößen erforderlich: die Kraft auf die Oberwand und das Antriebsdrehmoment der Rotorwalze im Schneidwerk, welches ein Maß für den Druck im Futter darstellt. Sobald eine der beiden Messgrößen den eingestellten Grenzwert erreicht hat, sollte der Kratzboden eingeschaltet werden. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiges und vollständiges Füllen des Wagens erreicht, ohne das Futter zu zerquetschen oder die Schneidleistung nachteilig zu beeinflussen. Genau für diesen Einsatzzweck kommt in dem Häckselladewagen Rapide 1000 von Schuitemaker seit 2020 ein Drehmomentsensor vom Typ Torquesense zum Einsatz. Mark Hoving erinnert sich: „In Zusammenarbeit mit den Schaeffler-Ingenieuren entschieden wir uns für eine Ausführung als kurze, in den Antriebsstrang integrierte „Drehmomentmesswelle“ ohne zusätzliche Flanschbefestigung. Verzahnungen an den Wellenenden übertragen das Drehmoment. Das über zwei Kugellager gelagerte Sensorgehäuse muss lediglich gegen Verdrehen gesichert sein. Diese Bauweise ist extrem kompakt und die Entwicklung ein voller Erfolg – über 50 Prozent der Kunden ordern die Ladeautomatik.“ 24 DER KONSTRUKTEUR 2023/05 www.derkonstrukteur.de

ANTRIEBSTECHNIK 04 05 06 DMS-DÜNNSCHICHT-TECHNOLOGIE Mit konventionellen, geklebten Folien- oder Halbleiter-DMS teilt Sensotect nur das Messprinzip und die Struktur aus miteinander verbundenen elektrischen mäanderförmigen Widerstandsbahnen. Die Innovation: Bei Sensotect wird die dehnungsempfindliche Schicht mittels PVD (Physical Vapor Deposition) auf eine Mikrometer dünne Isolationsschicht abgeschieden und anschließend laserstrukturiert. MEHR DYNAMIK BEI COBOTS Der innovative Ansatz der Schaeffler-Entwickler besteht darin, die Sensorik in die High Torque RT1-Präzisionswellgetriebe aus gleichem Hause bauraumneutral und ohne Steifigkeitsverlust zu integrieren. Für die Messung der Drehmomente und die Applikation der Sensotect-Struktur dient der Flexspline des Wellgetriebes, also ein vorhandenes Bauteil im Antriebsstrang. Damit wird keine weitere Elastizität in die Cobotstruktur eingebracht – die Steifigkeit bleibt damit zu 100 Prozent erhalten. DÜNNSCHICHTSENSOREN ERFASSEN KRÄFTE UND MOMENTE AN METALLISCHEN OBERFLÄCHEN Der Effekt: Im Vergleich zu Cobots mit „externen Sensoren“, kann mit der Sensotect-Technologie das Geschwindigkeits- respektive Beschleunigungsniveau angehoben werden, ohne lange Einschwingzeiten und große Amplituden in Kauf nehmen zu müssen. Positionierzeiten und Zykluszeiten lassen sich signifikant reduzieren. Damit ebnet die interne Drehmomentsensorik von Schaeffler den Weg zu einem wirtschaftlicheren Einsatz der Cobots in der Montageautomation und bei allen kraftgesteuerten Prozessen. KRÄFTE ERFASSEN, SCHÄDEN VERHINDERN, BETRIEBSKOSTEN SENKEN Mit der Dünnschichtsensorik Sensotect können Kräfte und Momente an metallischen Oberflächen erfasst werden. Sollen jedoch Kräfte innerhalb eines Bauteils gemessen werden, muss die DMS-Struktur auch in das Bauteil eingebracht werden. Genau das macht der Loadsense-Pin, welcher mit Sensotect ausgerüstet ist. Der nur 8 mm im Durchmesser kleine Pin wird mit definiertem Übermaß in das betreffende Bauteil eingepresst. Dieser erfährt im Betrieb so die gleiche Dehnung wie das umgebende Material und kann dort auftretende Verformungen beziehungsweise Kräfte erfassen. Praktischen Einsatz findet der Loadsense-Pin in Flanschlagern von Windkraftrotoren. In den Kraftfluss der Lagerverschraubung positioniert, erfasst er während des Betriebes etwaige Vorspannkraftverluste, wie sie durch Überlasten entstehen können. Hintergrund: Die Schraubenvorspannung hat einen direkten Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und Gebrauchsdauer der Lagerung. Diese Überwachungslösung ersetzt das Überprüfen und Nachziehen der Schrauben nach fixen Intervallen und macht bedarfsgerechte Wartungseinsätze mit erheblichen Kosteneinsparungen möglich. Vielversprechend ist der Einsatz des Loadsense-Pins zum Beispiel auch in Scherbolzen, die als Überlastsicherung dienen. Ebenso können mit dem Loadsense-Pin Belastungen an/in beliebig großen Maschinen und Maschinenteilen, wie zum Beispiel von Schiffsmotoren erfasst werden. Bilder: Schaeffler www.schaeffler.de 02 In Tretlager von Pedelecs integrierten die Schaeffler-Entwickler einen bauraumneutralen und berührungslosen Torquesense-Drehmomentsensor 03 Torquesense-Drehmomentmessmodule in kundenund anwendungsspezifischer Ausführung 04 Die dehnungsempfindliche PVD-Metallbeschichtung sowie Steuer- und Signalaufbereitungselektronik von Sensotect sind direkt auf der Flexspline aufgebracht 05 Kompakt gebaut: Auch mit der integrierten Drehmomentsensorik ändert sich die Außenkontur des Präzisionswellgetriebes RT1-T nicht 06 Mit dem Loadsense-Pin können sogar Betriebsbelastungen im Bauteilinneren ermittelt werden www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2023/05 25