Häufig gestellte Fragen (FAQs) – Wegmesssysteme

Sensoren und Wegmesssysteme

Was ist ein Sensor und was ist ein Wegmesssystem?
Als Sensor wird eine technische Komponente bezeichnet, die verschiedene physikalische Parameter (bspw. Temperatur und Druck) ermittelt und in elektrische Signale umwandelt. Ein Wegmesssystem, auch als Wegsensor oder Positionssensor bezeichnet, kann über Sensoren die Distanz zwischen zwei Punkten berechnen – zum Beispiel die Strecke, die der Zylinderkolben zurücklegt. Die berechnete Strecke wird als Signal ausgegeben und beispielsweise an eine Steuerung übertragen. Wegsensoren werden in zahlreichen Branchen eingesetzt, zum Beispiel in der Industrie, dem Material Handling, der Land- und Forstwirtschaft, dem Straßenbau, in Baumaschinen und der Automatisierungstechnik. Eine konkrete Anwendung für Wegsensoren sind Gabelstapler. Sie können die Hubhöhe der Last messen und unterstützen so dabei, die Fahrgeschwindigkeit zu optimieren.

LiView Wegmesssystem

Kann ich LiView problemlos in meinen Zylinder integrieren?
LiView eignet sich für jeden Differentialzylinder mit einem gesteckten oder geschraubten Kolbenstangenlager sowie für Plungerzylinder. Vor der Integration muss der Zylinder lediglich nach den Vorgaben der Liebherr Components modifiziert werden. Hier sind nur kleine Änderungen erforderlich, beispielsweise die richtige Positionierung der Sonden und des HF-Abschlusselements.
Vor dem Einbau von LiView möchten wir Sie und Ihren Zylinder bestmöglich vorbereiten. Daher führen wir eine elektrische Simulation Ihres Zylinders durch, bevor Sie mit der Herstellung starten. Zusätzlich unterstützen wir Sie bei der mechanischen Modifikation des Kolbenstangenlagers.

In welcher Entfernung kann man das Elektronikmodul zum Zylinder platzieren?
Die Kabellänge zwischen Modul und Zylinder kann bis zu 1,5 m betragen und in 10 cm-Schritten bestellt werden.

Beeinflussen Prozesse wie der Alterungsvorgang des Hydrauliköls oder Temperatur- und Druckänderungen das Messergebnis?
Nein. Zwar beeinflussen diese Faktoren die Elektrizitätskonstante und damit die Polarität und Leitfähigkeit des Öles. Dank unseres Kompensationsprinzips bleibt die Messgenauigkeit von LiView jedoch dauerhaft stabil und genau.

Können die Sonden verschleißen?
Nein, denn das Kontaktelement der Sonden ist schwimmend gelagert und kann daher nicht abgenutzt werden. Bei unseren Tests ergab sich selbst nach einer sehr langen Strecke kein Verschleiß.

Für welche Ölarten eignet sich LiView?
LiView eignet sich ideal für den Einsatz aller mineralölbasierten Hydrauliköle, darunter auch Bio-Öle von Liebherr (Liebherr Hydraulic Plus und Liebherr Hydraulic Plus Arctic). Ein Sonderfall ist das Bio-Öl von PANOLIN – hier können wir mit LiView derzeit lediglich einen Zylinderhub von 1 m vermessen. Sie setzen ein anderes Öl für Ihre Zylinder ein? Gerne testen wir entsprechend Ihrer Anforderung, ob LiView dafür geeignet ist.

Kann ich LiView schnell und einfach kalibrieren?
Ja! Die Feinkalibrierung erfolgt nach der erstmaligen Installation des Elektronikmoduls am Zylinder. Dabei muss der Zylinder von Anschlag zu Anschlag bewegt werden, damit die volle Leistung von Liview erreicht werden kann. Die Kalibrierung können Sie ganz einfach selbst durchführen – mit unserem Liebherr-eigenen Softwaretool, das wir Ihnen gerne kostenlos zur Verfügung stellen. Das Softwaretool ermöglicht Ihnen zudem:

  • die Parametrierung der CAN-Schnittstellen
  • die Einstellung der Kalibrierparameter
  • das Auslesen des Fehlerspeichers

Eine Übersicht: Messarten, -verfahren und -prinzipien

Tabelle ist scrollbar
  Hochfrequenzmesssystem Seilzugsystem Magnetostriktiver Wegaufnehmer
Art der Wegmessung linear rotativ linear
Messverfahren absolut absolut und inkremental absolut

Welche Messarten, -verfahren, und -prinzipien gibt es und wie unterscheiden sie sich?

  • Arten: Grundsätzlich gibt es zwei Arten der Wegmessung: linear und rotativ. Lineare Wegmesssysteme erfassen eine linear zurückgelegte Wegstrecke. Rotative Systeme erfassen rotierende Bewegungen, die sie dann als analoge oder digitale Signale ausgegeben.
  • Messverfahren: Die Wegmessung kann mit einem absoluten oder inkrementalen Maßstab erfolgen.
    • Absolut: Hier wird direkt zwischen einem festgelegten Ausgangspunkt und einem Bezugspunkt gemessen. Mit der Aktivierung der Spannungsversorgung wird sofort ein absolutes Signal mit dem Messwert ausgegeben. Ein gutes Beispiel für das absolute Messprinzip ist eine Uhr: Die Uhrzeit wird ausgehend vom Referenzwert 0 berechnet.
    • Inkremental: Bei diesem Messverfahren handelt es sich um einen relativen Maßstab. Das heißt, lediglich der Unterschied zwischen zwei Punkten wird gemessen. Ein Beispiel ist eine Stoppuhr, die die Sekunden seit Beginn der Messung zählt. Um absolute Werte zu erhalten, muss zunächst ein Bezugspunkt zum Messobjekt über eine Referenzfahrt festgelegt werden. Dieser Bezugspunkt zum Messobjekt wird auch als Nullposition bezeichnet. Die Strecke zwischen Messobjekt und Nullposition wird in einzelne Schritte, die sogenannten Inkremente, zerlegt. Diese werden gezählt und ergeben in Summe die Messstrecke.
  • Prinzipien: Basierend auf diesen Verfahren gibt es mehrere Prinzipien für die Messung der Kolbenposition im Hydraulikzylinder, beispielsweise Hochfrequenzmesssysteme (HF-Messsysteme), Seilzugsysteme und magnetostriktive Wegaufnehmer.

Hochfrequenzmesssystem

  • Das Prinzip der Hochfrequenzmessung, das im Produkt LiView zum Einsatz kommt, misst lineare Bewegungen und absolut. Es nutzt den Zylinder selbst als Messstrecke. Während bei Seilzug- und magnetostriktiven Sensoren ca. alle 5- 40 ms ein Messwert auf dem CAN Bus zur Verfügung steht, wird beim Messsystem Liview mit einer internen Sampling Rate von ca. 330 µs – etwa 10 mal so oft – ein neuer Messwert ausgegeben.
  • Die Kolbenposition und -geschwindigkeit werden über eine Streuparametermessung erfasst. Mit einer Sonde wird der Zylinder mit einem hochfrequenten Signal bei unterschiedlichen Frequenzen angeregt. Das Signal bewegt sich im Zylinder, vom Kolbenstangenlager zum Kolben, und wird dort reflektiert. Eine weitere Sonde liest dieses Antwortsignal aus. Das Elektronikmodul prüft das Antwortsignal auf Änderungen der Phasenlage und der Amplitude. Über diese Änderungen rechnet LiView die Positions- und Geschwindigkeitsdaten des Zylinders aus. Und fertig – zuletzt werden die Ergebnisse auf die CAN-Bus-Schnittstelle gelegt und können übertragen werden. Aufgrund des Hochfrequenzprinzips ist die Messung von Kolbenposition und –geschwindigkeit sehr genau. Weiter ist das System hochrobust, da es den Zylinder selbst als Messstrecke nutzt.

Seilzugsensor oder Seilzuglängengeber

  • Ein Seilzugsensor oder Seilzuglängengeber ist ein rotatives Wegmesssystem. Hier kann entweder absolut oder inkremental gemessen werden. Der Seilzug wird zwischen die beiden Augen des Hydraulikzylinders gespannt. Fährt der Zylinder aus, dreht sich die Trommel, und der Messwert wird von einem Drehgeber oder Winkelsensor als Signal ausgegeben.
  • Für ein Seilzugsystem spricht, dass es sehr flexibel eingebaut werden kann. Ein Nachteil ist jedoch die mangelnde Robustheit, da das Seil reißen und beschädigt werden kann. Dies kann zu Maschinenstillstand führen. Wichtig für die Genauigkeit dieses Systems ist, dass sich das Seil stets korrekt aufrollt. Bei hoher mechanischer Schockbeanspruchung, zum Beispiel, wenn die Maschine einen Schlag erfährt, besteht daher das Risiko einer geringen Messgenauigkeit.

Magnetostriktive Wegaufnehmer

  • Magnetostriktive Wegaufnehmer werden auch als Stabmesssystem oder magnetostriktive Sensoren bezeichnet. Dabei handelt es sich um ein lineares und absolutes Wegmesssystem mit eigener Wegstrecke. Seine Funktionsweise basiert auf dem physikalischen Prinzip der Magnetostriktion: Befindet sich ferromagnetisches Material, wie zum Beispiel Eisen, in der Nähe eines magnetischen Felds, verformt es sich und verändert sein Volumen. Ein magnetostriktiver Wegaufnehmer hat drei Bestandteile: einen Wellenleiter – das Messelement – aus ferromagnetischer Materie, einen Dauermagneten und einen Impulswandler. Der Dauermagnet befindet sich typischerweise an der bewegbaren Komponente der Maschine, zum Beispiel dem Zylinderkolben.
  • Der Messvorgang wird über einen elektrischen Impuls, der in den Wellenleiter geleitet wird, angestoßen. Dieser Stromimpuls baut ein Magnetfeld auf, das mit dem Feld des Dauermagneten reagiert. Durch das Prinzip der Magnetostriktion entsteht eine Welle, die sich mit Ultraschallgeschwindigkeit im Leiter ausbreitet. Kommt die Welle am Ende des Leiters an, erzeugt ein Impuls- bzw. Signalwandler ein elektrisches Signal. Aus der Zeitdifferenz zwischen dem Auslösen und dem Empfang des Impulses ergibt sich die absolute Position des Dauermagneten und damit auch der des Hydraulikzylinders.
  • Die Sensoren werden mithilfe einer Tieflochbohrung in den Zylinder integriert. Aufgrund des mathematischen Funktionsprinzips kann sehr genau gemessen werden. Es können jedoch nur bestimmte Zylinder zur Messung verwendet werden. Da die Systeme innenliegend verbaut sind, muss der Zylinder im Schadensfall komplett aus der Maschine entfernt und zerlegt werden. Ein weiterer Nachteil ist der hohe mechanische Integrationsaufwand: zum Einbau des Systems muss in die Kolbenstange ein Tiefloch gebohrt werden.

LiView – intelligent und robust

Entdecken Sie das robuste Wegmesssystem LiView. LiView Wegmesssystem für Hydraulikzylinder

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