Sensoren zur Abstandserfassung in Prüfständen

Anbieter zum Thema

TORNOS S.A.

Fondation Polyval

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Micro-Epsilon (Swiss) AG

Kontrolliertes Schweissen auf dem Prüfstand

An der TU Braunschweig wurde ein vollautomatischer Prüfstand aufgebaut, der die erzielbare Nahtgüte während des Schweissprozesses feststellt, wenn sich die Nahtflanken fortwährend bewegen. Der Prüfstand simuliert eine zweiachsige Beanspruchung der Schweissprobe. Besonderes Augenmerk wurde auf die Erfassung der Nahtflankenbewegung der Probenbleche gelegt, da die sichere Erfassung dieser Regelgrösse für den Erfolg der Schweissung massgebend ist. Die Unempfindlichkeit der Wegmessung gegenüber äusseren Störgrössen wie Schmutz und auch elektromagnetischen Feldern war somit für die Wahl des Wegmesssystems von entscheidender Bedeutung.

Wegen seiner besonders hohen Robustheit wird ein Wegmesssystem aus dem Hause Micro-Epsilon eingesetzt. Der verwendete Sensor der Serie «eddyNCDT» besitzt einen Messbereich von 4 mm und sorgt für einen mikrometergenau kontrollierten Ablauf der Nahtflankenbewegung. Die berührungslose Technologie stellt zudem einen wartungsfreien Langzeiteinsatz im Prüfstand sicher. Gerade bei diesem Prüfstand ist die Stabilität der Wirbelstromsensoren des erwähnten Anbieters gegenüber hohen Temperaturen ein entscheidender Vorteil.

Prüfstand für tribologische Untersuchungen

In einer anderen Applikation, in einem neuen Hochleistungs-Prüfstand am Institut für Tribologie und Energiewandlungsmaschinen der TU Clausthal, werden ebenfalls Wirbelstromsensoren von Micro-Epsilon eingesetzt. Mit diesem neuen Prüfstand, der sich aktuell noch im Aufbau befindet, werden die tribologischen, strömungsmechanischen und rotordynamischen Vorgänge hochbelasteter Gleitlager bei höchsten Umfangsgeschwindigkeiten der Welle untersucht. Aufgrund der bereits vielfach positiven Erfahrungen mit diesen Wirbelstromsensoren in bereits existierenden Prüfständen zur Untersuchung hydrodynamischer Radialgleitlager oder von Gleitlager mit besonders hohen Belastungen werden auch in diesem neuen Prüfstand wieder Sensoren der Baureihe «eddyNCDT» verwendet. Die Welle erreicht hier Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu 200 m/s, übliche Prüfstände erreichen maximal 120 m/s.

Im Prüfstand wird die Position des Prüflagergehäuses sowie die Relativbewegung zwischen dem Rotor und dem Prüflager durch Wirbelstrom-Wegsensoren detektiert. Der Lagerspalt des Gleitlagers zwischen Lageroberfläche und Rotor wird ebenfalls mit Wirbelstromsensoren erfasst. Insgesamt 22 Messkanäle befinden sich im Prüfstand. Die Miniatur-Sensoren der erwähnten Baureihe mit 0,5 mm Messbereich werden direkt in den Aufbau integriert, um den Lagerspalt mit höchster Präzision erfassen zu können.

Wirbelstromsensoren in Motorprüfständen

Auch in Prüfständen für die Automobilindustrie werden Wirbelstromsensoren von Micro-Epsilon eingesetzt. So wird beispielsweise die Sekundärbewegung der Kolben bei den verschiedenen Arbeitstakten gemessen. Mehrere Sensoren sind dafür direkt in den Kolben integriert, so, dass sie eine ebene Oberfläche mit der Kolbenwand bilden. Die Kabel werden entlang der Pleuelstange und der Antriebswelle über eine Schwinge nach aussen geführt.

Direkt im Betrieb, insbesondere wenn der Motor Leistung erzeugt, kann so unter Belastung festgestellt werden, ob der Kolben im Zylinder beispielsweise zuviel Spiel hat und dies die Lebensdauer beeinträchtigen würde. Werden die Sensoren an anderer Stelle im Motorgehäuse verbaut, kann beispielsweise das «Atmen» der Zylinderkopfdichtung während des Arbeitstaktes getestet werden.

Schwierigkeiten bereitet bei allen Anwendungen im Motor der zur Verfügung stehende Einbauraum. Das Gehäuse eines Motors ist mit vielen Kühlwasserkanälen durchzogen. Die Sensorintegration und Kabelführung ist deshalb schwierig, da kein Kanal verändert oder beschädigt werden darf. Neben der höchst anspruchsvollen Montage muss der Sensor über einen längeren Zeitraum einer denkbar ungünstigen Umgebung widerstehen: Temperaturen bis zu 200°C, Drücke von bis zu 2000 bar und Kontakte mit Kraftstoffen, Ölen oder Kraftstoff-Luft-Gemischen sind hier zu verkraften.

Autor

Dipl.-Phys. Johann Salzberger, Geschäftsführer Marketing und Vertrieb

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG, D-94496 Ortenburg

Information

Micro-Epsilon (Swiss) AG

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9300 Wittenbach

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