Develop³ Systems Engineering 01.2015

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ANWENDUNGEN SENSORIK Das FAG-Drehmomentmessmodul überträgt seine Daten über den Isobus an die Steuerung. Alle relevanten Parameter wie das Drehmoment der Zapfwelle, die Zapfwellengeschwindigkeit, die Abschiebe - geschwindigkeit und der Hydraulikdruck im System werden mit Sensoren erfasst und im Steuergerät verarbeitet Bild: Fliegl Fliegl Agrartechnik setzt für ein möglichst präzises Streuergebnis bei seinen neuen Dungstreuern auf ein drehmomentgesteuertes Abschieben des Festmists. Im Abschiebedungstreuer Fliegl ADS kommt das FAG-Drehmomentmessmodul zum Einsatz Bild: Schaeffler Integrierte Drehmomentsensorik für hohe Präzision und Effizienz bei Steuerung und Überwachung Anwenderoptimierte Mechatronikmodule Mittels magnetoelastischer Drehmomentsensorik können Materialspannungen in einer Welle unmittelbar gemessen und in ein Drehmomentsignal umgerechnet werden. Damit bietet Schaeffler eine mechatronische Lösung, um Anwendungen und Prozesse wesentlich exakter zu überwachen und zu steuern, da das Drehmoment genau dort erfasst wird, wo es eingebracht wird. Störende Einflussgrößen im Antriebsstrang wie Torsionssteifigkeiten, Temperatureinflüsse und Verluste können im Gegensatz zur herkömmlichen Drehmomentmessung minimiert werden. Im Vergleich zu bisher oft eingesetzten Dehnungsmessstreifen (DMS) geschieht die Messung langzeitstabil, da es keine Klebeverbindung zum Sensor gibt. Da das Drehmoment anhand einer Veränderung des magnetischen Feldes und nicht unter Auswertung von Verdrehwinkeln gemessen wird, muss die Welle nicht geschwächt werden. Die Steifigkeit des Antriebs wird somit nicht durch das Messsystem beeinträchtigt. Einbaufertige Mechatronikmodule Das FAG-Drehmomentmessmodul von Schaeffler ist so aufgebaut, dass die Sensoren an verschiedene Geometrien angepasst werden können. Realisierbar sind zur Zeit Wellendurchmesser bis etwa 100 mm; der Messbereich erstreckt sich auf 100 Nm bis 20 kNm. Prinzipbedingt verfügen die Sensoren über eine hohe Linearität und eine ausgesprochen kleine Hysterese; erreichbare Genauigkeiten liegen bei ca. 1 % des Messbereiches. Die Sensormodule erlauben zusätzlich zum Drehmoment die Messung der Drehzahl und damit die Berechnung der übertragenen Leistung. So ist auch die Belastungshistorie der Lagerungen und des Antriebes ermittelbar, also das tatsächliche Lastkollektiv. Als Anbieter von Lager- und Subsystemlösungen ist Schaeffler in der Lage, die Drehmomentsensorik als einbaufertige Module anzubieten. Die Schaeffler-Anwendungstechniker sind nicht nur auf Wälzlager sondern auch auf branchenspezifische Mechatronikmodule spezialisiert und können so mit den Anwendern optimale Lösungen entwickeln. Mit der Möglichkeit zur exakten Überwachung von Maschinenzustand und -prozess durch die Erfassung des Drehmoments bietet das Unternehmen eine wichtige Voraussetzung für vernetzte und intelligente Prozesse auf dem Weg zu Industrie 4.0. Erste Anwendungen in der Landtechnik Erste Anwendungen der Drehmomentsensortechnologie finden sich in der Landtechnik. Dies verwundert nicht, denn die Landtechnik zählt zu den innovativsten Branchen überhaupt: autonomes Fahren elektronisch gekoppelter Fahrzeuge (elektronische Deichsel), Sensorik für die Bodenqualität während der Überfahrt, digitale Schlag- und Ertragskarten, die Vernetzung mithilfe von Isobus und Steuerungsstrategien für den zielgerichteten Einsatz von Sästreuern, Düngemittelstreuern, Bodenbearbeitungs- und Erntemaschinen sind nur einige Beispiele. Die Landtechnik ist inzwischen voll digitalisiert. Während die Digitalisierung die Präzision auf der Steuerungsseite ganz wesentlich verbessert hat, müssen die elektrischen, mechanischen oder hydraulischen Aktoren diese Präzision auch umsetzen können. Genau hier bieten die neuen Drehmomentsensoren großes Potenzial. 46 develop 3 systems engineering 01 2015
SENSORIK ANWENDUNGEN Bei der neuen Düngerstreuer-Generation sind FAG- Drehmomentmessmodule direkt in die Antriebsnabe integriert. Sie messen direkt am Prozess berührungslos und präzise die aktuelle Düngerdurchflussmenge. Sogar Blockaden und Verstopfungen an den Dosierschiebern werden erkannt Bild: Rauch Die EMC-Dosierautomatik (Electronic Massflow Control) des Landtechnikspezialisten Rauch nutzt den proportionalen Zusammenhang zwischen dem Düngerdurchfluss pro Dosierschieber und dem Antriebsdrehmoment der Wurfscheibe (im Bild: Düngemittelstreuer Rauch Axis H 50.1 EMC+W) Bild: Schaeffler Drehmomentgesteuerter Dungstreuer Ziel von Streuern aller Art ist ein möglichst konstantes Streubild und eine gleichmäßige Verteilung des Streuguts. Sparsamer und auf den Boden abgestimmter Umgang mit Saatgut, Düngemitteln und Dung erhöhen die Erträge und die Wirtschaftlichkeit. Fliegl Agrartechnik setzt für ein möglichst präzises Streuergebnis bei seinen neuen Dungstreuern auf ein drehmomentgesteuertes Abschieben von zu streuenden Gütern wie Gärrest, Festmist oder Kompost. Neben einer exzellenten Quer- und Längsverteilung ist insbesondere die Schonung aller Komponenten, der reduzierte Kraftbedarf und die erhöhte Leistung ein Vorteil des <strong>Systems</strong>. Das FAG-Drehmomentmessmodul überträgt seine Daten über den Isobus an die Steuerung. Alle relevanten Parameter wie das Drehmoment der Zapfwelle, die Zapfwellengeschwindigkeit, die Abschiebegeschwindigkeit Kontakt Schaeffler Technologies AG & Co. KG Dr. Alexander Hofmann Leitung Branchenmanagement Off-Highway Equipment Tel.: +49 9132 82-7103 a.hofmann@schaeffler.com www.schaeffler.de Weitere Informationen zu Lösungen für die Landtechnikbranche INFO und der Hydraulikdruck im System werden mit Sensoren erfasst und im Steuergerät verarbeitet. Die Streumenge kann aus der Kabine heraus am Isobus-Display überwacht und eingestellt werden. Wettbewerbsvorteile mit Drehmomentsensorik Der Landtechnikspezialist Rauch setzte schon in der Vergangenheit in seinen Düngerstreuern eine innovative Drehmomentsensorik im Antriebsstrang ein. Die EMC-Dosierautomatik (Electronic Massflow Control) nutzt den proportionalen Zusammenhang zwischen dem Düngerdurchfluss pro Dosierschieber und dem Antriebsdrehmoment der Wurfscheibe. Die Drehmomentmessung, als zentraler Regelparameter, erfolgte bisher über eine Öldrucksensorik an den Hydromotoren. Durch den Einfluss der Temperatur auf die Hydraulik und die Winkelgetriebe im Antriebsstrang der EMC-Streuer konnten die erzeugten Drehmomente in der Warmlaufphase variieren und so fehlerhafte Daten liefern. Bei der neuesten Düngerstreuer-Generation sind nun FAG-Drehmomentmessmodule direkt in die Antriebsnabe integriert. Sie messen direkt am Prozess berührungslos und präzise die aktuelle Düngerdurchflussmenge. Sogar Blockaden und Verstopfungen an den Dosierschiebern werden erkannt. Die kostenintensive Düngung wird so noch präziser und sicherer und unerwünschte Umweltbelastungen bei der Düngung werden vermieden. Der Autor: Dr. Alexander Hofmann, Leitung Branchenmanagement Off-Highway Equipment, Schaeffler, Herzogenaurach develop3 systems engineering 01 2015 47
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