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Drehgeber und Neigungssensoren für extreme Bedingungen Sensoren für marine Krantechnik

06.07.2017

Auch in der marinen Krantechnik haben moderne Steuerungen und Automatisierung längst eine Schlüsselrolle eingenommen. Nässe und extreme Temperaturen fordern aber speziell angepasste Varianten, damit die Zuverlässigkeit nicht leidet – das gilt auch für Drehgeber und Neigungssensoren.

Die Firma TTS NMF ist ein Schiffskranhersteller für schwere Bordkräne. Mit Hublasten (SWL) bis zu 1000 Tonnen beziehungsweise 2000 Tonnen im Tandembetrieb gehören die TTS-Kräne zu den leistungsstärksten der Welt. Dass bei diesen mächtigen Geräten mit komplexer Technik gearbeitet wird, zeigt sich besonders deutlich bei der Steuerungstechnik, speziell bei der verwendeten Sensorik. Wichtige Parameter, die verlässlich erfasst werden müssen, sind beispielsweise der Auslegerwinkel, die Drehturmposition und die Windendrehzahl für die Hubgeschwindigkeit. Zusätzlich wird die Schiffskrängung (Schlagseite) mit Hilfe eines Neigungssensors erfasst. Überschreitet das Schiff beim „Rollen” um die Längsachse einen bestimmten Grenzwert und erfasst die Sensorik einen entsprechenden Auslegerwinkel, wird das Funktionsspektrum des Krans aus Sicherheitsgrüngen begrenzt.

Vernetzbare Absolutdrehgeber

TWK ist seit 1986 Sensorzulieferer bei TTS NMF. Anfangs wurden potentiometrische Drehwinkelaufnehmer des Typs PP27 geliefert. Diese kleinen und robusten Drehgeber wurden hauptsächlich in kleineren Bordkränen zur Bestimmung des Abstands zwischen der Last am Kranhaken und dem Drehkran (Ausladung) eingesetzt. Sie sind in der Abtastung jedoch kontaktbehaftet und verfügen über einen eingeschränkten elektrischen Arbeitsbereich. Darum setzt TTS NMF inzwischen vermehrt kontaktlose Absolutdrehgeber vom Typ TBA50 aus der T-Serie von TWK ein.

Die Drehgeber der T-Serie arbeiten intern mit der Hall-Technik, also magnetisch. Ihr Aufbau in Zweikammertechnik ermöglicht zum Beispiel ein Vergießen der Elektronik. Der erweiterte Temperaturbereich von –40 bis 85 °C ist Standard. Das aus Aluminium beziehungsweise Edelstahl gefertigte Gehäuse ist mit seiner Wandstärke von 5 bis 10 mm äußerst robust. Die Edelstahlwelle mit einem Durchmesser von 12 mm ist axial und radial mit bis zu 250 N belastbar. Ein Simmerring sorgt für die nötige Dichtigkeit. Durch das Vergießen der Elektronik im Gehäuse lässt sich die Schutzart IP69K realisieren.

Die Drehgeber der T-Serie sind besonders geeignet für raue Umgebungen, die von Nässe und extremen Temperaturen geprägt sind. Bei der Automatisierung komplexer Anlagen lassen sie sich als Positionsrückmelder und Geschwindigkeitsgeber verwenden. Dank einer Bus-Schnittstelle sind sie mit anderen Sensorik- und Aktorikbauteilen vernetzbar, beispielsweise über einen CANopen-Bus,Profibus oder Profinet. Auch SIL2- und TÜV-zertifizierte Varianten sind von TWK lieferbar (CANopen Safety).

Anpassbarer Drehkranz

Ein weiterer Drehgeber, den TWK speziell für Kräne entwickelt hat, ist ein absoluter Multiturngeber mit Drehkranzfunktionalität. Bei diesem Gerät ist es möglich, die Zahnzahlen von Drehkranz und Drehgeberritzel direkt im Drehgeber einzustellen. Dadurch lassen sich alle denkbaren Übersetzungsverhältnisse realisieren und der Drehgeber kann vom Kunden exakt an den jeweiligen Drehkranz angepasst werden.

Als Ausgabewerte liefert der Drehgeber dann die Position des Drehkranzes (in Grad, mit einstellbarer Auflösung) sowie dessen Geschwindigkeit (in Grad pro Zeiteinheit, mit einstellbarer Zeit­einheit). Für die Kopplung an den Drehkranz ist optional ein spielfreies Zahnrad vom Typ ZRS erhältlich.

Dieses aus dauerelastischem Kunststoff gefertigte Zahnrad ist besonders widerstandsfähig gegenüber Temperatureinflüssen, Feuchtigkeit, aggressiven Medien und mechanischer Dauerbelastung. Die besondere Zahnform gewährleistet, dass die Flanken eines Zahnes ständig am zu vermessenden Zahnrad anliegen. Dies verhindert eine Verfälschung des Messsignals beim Wechsel zwischen Vor- und Rückwärtsdrehen.

Großer Neigungsmessbereich

Im Bereich der Neigungssensoren hat TWK die Baureihe NBx65 im Programm. Sie basiert auf der sogenannten MEMS-Technik. Mit den NBx65-Sensoren ist es möglich, einen Bereich von +/-90 Grad für ein oder zwei Achsen zu erfassen und die Signale über alle gängigen Schnittstellen auszugeben. Auch hier gibt es TÜV-zertifizierte Safety-Varianten. Aufgrund ihrer massiven Gehäuse aus seewasserfestem Aluminium oder Edelstahl und den bis zu 5 mm starken Wandungen eignen sich diese Geber bestens für den maritimen Einsatz.

Bildergalerie

  • Die Drehgeber der T-Serie sind in zwei Kammern unterteilt. Dank ihrer robusten Bauweise tun sie auch unter unwirtlichsten Bedingungen verlässlich ihren Dienst.

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  • Die MEMS Neigungssensoren NBx65 von TWK erfassen einen Bereich von +/-90 Grad für ein oder zwei Achsen.

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