Eine neue Methode zur direkten Erfassung an belasteten Maschinenteilen

Für die direkte Erfassung von Verformungen belasteter Maschinenteile wie Träger, Stützen und Masten die sich z. B. an Pressen, Spritzguss- oder Stanzmaschinen oder an Hebeln, Getriebegehäusen und Bremszangen befinden, bietet tecsis ein neues Verfahren an, bei dem Einpress-Sensoren zum Einsatz kommen.

Bei diesem Verfahren kommt ein Sensortyp mit einer zylindrischen Außenkontur zum Einsatz. Der Sensor wird dabei zur Erfassung der Dehnung
in eine geriebene Bohrung in das zu überwachende Bauteil eingepresst.
Die Einpressbohrung hat einen etwas geringeren Durchmesser als der
Zylinder-Durchmesser des Sensors.

Einfache Montage und Austausch des Einpress-Sensors

Der Einpress-Sensor wird mit Hilfe einer handelsüblichen Presse montiert. Dazu wird das zu bestückende Bauteil an einer zuvor bestimmten Stelle mit einer Sensorbohrung versehen. Eine Adapterhülse wird eingepresst und der Sensor in die Adapterhülse gedrückt. Die Verwendung einer Adapterhülse sorgt für einen problemlose Austauschbarkeit. Die dafür notwendigen Fügekräfte liegen mit ca.10 kN im praktikablen Bereich.

Danach kann das mit dem Einpress-Sensor versehene Bauteil im normalen Fertigungsfluss weiterverarbeitet werden. Der letzte Arbeitsgang besteht im Setzen von Null- und Endpunkt (Empfindlichkeit) des Verstärkers (auch in den Sensor integrierbar) mit Hilfe eines Handprogrammiergeräts. Zur Einstellung wird eine definierte Belastung der Maschine hervorgerufen, in der das sensierte Bauteil verbaut ist. Möchte man den Sensor zum Abschalten einer Maschine verwenden (z. B. zum Überlastschutz), kann der Endpunkt durch das Hochfahren der Maschine bis zur maximalen Belastung bestimmt werden.

Anwendung für Einpress-Sensoren am Beispiel Getriebegehäuse

Messung des Abtriebsmoments einer Welle in einem Getriebegehäuse: Im Getriebegehäusedeckel befinden sich üblicherweise Wälzlager zur Aufnahme der Wellen. Bei vielen Getriebe-
konstruktionen müssen über diese Wälzlager einseitig, radial wirkende, drehmomentproportionale Lasten abgetragen werden. Dadurch ist es möglich, im Getriebegehäusedeckel lastproportionale Dehnungen zu erfassen. An einem geeigneten Ort
im Deckel untergebracht, gibt der Einpress-Sensor nun ein drehmoment-
proportionales, elektrisches Signal aus.

Langzeituntersuchungen ergaben auch unter widrigen Bedingungen eine hohe Stabilität des Sensorsignals: Bei Versuchen von über mehreren
100.000 Volllastwechseln betrug die Änderungweniger als 1 % sowohl am Nullpunkt als auch am Endpunkt.

Den Einsatzmöglichkeiten der Einpress-Sensoren sind kaum Grenzen gesetzt, solange die Festigkeit des zu sensierenden Bauteils ausreicht: Die Streckgrenze sollte jedoch mehr als 200 MPa betragen. Bauteile aus Stahl- und Aluminiumdruckguss stellen in dieser Anwendung kein Problem dar. Hochfeste Werkstoffe sind ebenfalls für die Verwendung von Einpress-Sensoren gut geeignet.

_{Abbildung 1: Messverfahren mit Einpress-Sensor in der Bohrung des Bauteils}

Die Vorteile der Messmethode mit Einpress-Sensoren liegen zum Einen im geringen Platzbedarf der Sensoren selbst und zum Anderen in der sehr geringen Temperaturabhängigkeit des Mess-
signals,was sich auf das Messprinzip zurückführen lässt.

_{Abbildung 2: Messverfahren mit Einpress-Sensor und Adapterhülse}


Bei der Integration des Einpress-Sensors in eine seriengefertigte Maschine kommt es auf die umfassende Unterstützung durch alle Projektstufen an. Für ein solches Projekt sind in der Durchführungsplanung folgende Vorbereitungsschritte notwendig:

_{Abbildung 3: Applikationsbeispiel Bühnentechnik}


tecsis bietet mit einer großen Auswahl an programmierbaren und teilweise in den Sensor integrierbaren Verstärkern die gesamte Messkette. Als Standard- Ausgangsignale stehen 0…10 V und
4...20 mA zur Verfügung. Es wurden bereits zwei Baugrößen des neuen Sensortyps zur Serienreife gebracht. Die Außendurch-
messer der Sensorenbetragen 12 mm
und 20 mm. Die Lasterfassung an Maschinenbauteilen über Einpress-Sensoren ist eine zukunftsweisende Alternative zu den bekannten Verfahren und überzeugt durch ein sehr gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis.

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Im Einpress-Sensor kommt die von tecsis patentierte Dünnfilmmesszelle zum Einsatz. Mehr dazu lesen Sie hier:
Überzeugende Entwicklungs-
kompetenz von tecsis -
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