Für Ameisen und Raupen

Mit seinen Entwicklungen für mobile Arbeitsmaschinen zeigt Gefran, worauf es künftig bei der Sensorik in diesem Segment ankommt. 

Autonomes Fahren und Elektrifizierung gelten als die Trends, die derzeit den Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen bestimmen. Mit ihnen rücken zwei Anforderungen in den Fokus, die den Stellenwert einer Disziplin unterstreichen: Die Sensorik sorgt mit einer Vielzahl möglicher Messpunkte dafür, dass Arbeitsmaschinen effizient funktionieren und auch in einem teil- oder vollständig autonomen Betrieb maximal sicher agieren. 

Gefran ist seit rund zehn Jahren Anbieter von Sensoren für Arbeitsmaschinen der Bau- und Landwirtschaft sowie der Flurfördertechnik. Es ist damit das jüngste Portfolio des seit 40 Jahren bestehenden Spezialisten für Prozessteuerung und Automatisierung. Dennoch deckt der Hersteller damit bereits die gesamte sensorische Ausrüstung einer Arbeitsmaschine ab. „Gefran ist der Komponentenlieferant für eine lückenlose Darstellung der Prozesse an der Arbeitsmaschine“, sagt Tobias Middendorf vom Business Development Mobile Machines & Sensors bei Gefran. „Wir ermöglichen Winkelmessungen, Neigungsmessungen, Wegmessungen und Kraftmessungen. Diese Produktdichte ist einzigartig am Markt.“ 

Effizienz der Maschine steigern 

Mit seinen Entwicklungen zeigt das Unternehmen, worauf es bei Sensoren in mobilen Arbeitsmaschinen künftig ankommt. Sie sorgen für ein erhöhtes Maß an Effizienz und Sicherheit und zeichnen sich durch Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit aus. Jüngstes Beispiel ist der Winkelsensor GR3P. In einem Messbereich von 360° ermöglicht der GR3P unterschiedliche Anwendungen, um den Einsatz mobiler Arbeitsmaschinen zu optimieren. Er nimmt zum einen Winkelmessungen vor, mit denen er beispielsweise eine präzise Lenkung ermöglicht oder Frontlader zu ihrer Ideallinie im Arbeitseinsatz bringt. Er kann zum anderen die Positionsüberwachung von Kolbenstangen in hydraulischen Zylindern übernehmen. Unterm Strich dienen seine Werte dazu, den Einsatz mobiler Arbeitsmaschinen so effizient wie möglich zu gestalten. Kommen sie in elektrifizierten Maschinen zum Einsatz, müssen diese in ihrer Leistungsfähigkeit und Reichweite Diesel-Maschinen in nichts nachstehen. 

Sicherheitsbedarf steigt 

Darüber hinaus lassen sich mit dem GR3P Neigungswinkel überwachen, so dass beim Erreichen kritischer Werte Sicherheitsmaßnahmen wie ein Maschinenstopp automatisch erfolgen können. Damit bedient der Winkelsensor auch die wachsende Nachfrage nach Sicherheitslösungen. „Bei den mobilen Arbeitsmaschinen geht es ganz klar um Personen- und um Maschinen- beziehungsweise Investitionsschutz“, sagt er. „Winkelmesser und automatische Hydraulikabschaltungen sorgen dafür, dass es nicht zu einer mechanischen Überlastung oder einem Kippen einer Maschine kommt.“ 

Middendorf geht davon aus, dass mit Blick auf das Autonome Fahren das Thema Sicherheit schnell noch weiter an Bedeutung gewinnen wird. Gefran hat bereits damit begonnen, seine Produkte gemäß SIL2 zu zertifizieren. Es entsteht außerdem ein Portfolio mit E1- und PLd-zertifizierten sowie CANopen Safety-kompatiblen Komponenten. „Wir sehen hier einen Riesenbedarf“, so Middendorf. „Wir wollen Ausrüstern daher Planungssicherheit geben und sie vom Zertifizierungsprozess entkoppeln. Gefran-Produkte können sie künftig aus dem Regal nehmen und direkt in die – konventionelle wie autonome – Arbeitsmaschine verbauen.“ 

Zuverlässig auch unter extremen Bedingungen 

Aspekte wie Effizienz und Sicherheit erfordern von der Messung ein besonders hohes Maß an Zuverlässigkeit. In mobilen Arbeitsmaschinen müssen dies Sensoren auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen gewährleisten. Für den GR3P hat Gefran ein widerstandsfähiges, stoßfestes Gehäuse entwickelt, das die Schutzarten IP67 und IP69K erfüllt. Der Sensor ist in einem Temperaturbereich von -40 bis +125 °C einsatzfähig und kann per AMP Superseal 3P vibrationsfest angeschlossen werden. Eine neue Form der Robustheit erzielt Gefran jedoch mit der Messtechnologie, die beim GR3P zum Einsatz kommt. Sie basiert auf dem Hall-Effekt. Hier wird die Position des Sensors über die sinusförmige Überschneidung von Magnetfeldern ermittelt. Dadurch kann der GR3P wartungsarm und kontaktlos arbeiten. Das reduziert den Verschleiß auf Minimalwerte und erhöht die Lebensdauer. Es erhöht zugleich die Genauigkeit, da die Variable „Reibung“ hier nicht mehr zum Tragen kommen kann. 

Die Hall-Effekt-Technologie bietet Gefran in mehreren Winkelsensoren und Seilzugaufnehmern für mobile Arbeitsmaschinen an. Eine Weiterentwicklung davon präsentierte der Hersteller 2022 mit dem linearen Wegaufnehmer TWIIST. Mit einer dreidimensionalen Nutzung des Effekts ist der Sensor in der Lage, Absolutposition sowie gleichzeitig Prozessgrößen wie lineare Beschleunigung, Neigungswinkel und Außentemperatur in Echtzeit zu erfassen. Darüber hinaus setzt er über einen integrierten Mikroprozessor die erfassten Daten in Bezug zueinander und erkennt auf diese Weise Unregelmäßigkeiten in einer Anwendung. Über digitale Schnittstellen wie zum Beispiel CANopen lässt sich der Sensor auch in Kommunikationssysteme integrieren. 

Für jeden Messpunkt passend 

Mit einer großen Vielseitigkeit werden die Stärken von Sensoren wie beispielsweise dem TWIIST und dem GR3P an zahlreichen Messstellen nutzbar. Aufgrund seiner Multisensorik kann der TWIIST die Messung mehrerer Komponenten in einem Gerät übernehmen. Das vereinfacht den Einbau und reduziert die Verkabelung. Der GR3P verfügt über eine sehr hohe Konfigurationstiefe und kann hinsichtlich Montageabstände, Wellendurchmesser, Wellenzentrierung, Signalausgänge und weiterer Eigenschaften optimal auf den jeweiligen Einsatzpunkt angepasst werden. „Wir sind hier sehr breit aufgestellt“, sagt Tobias Middendorf. „Bei Bedarf fertigen wir eine Sonderlösung und ändern Kabel- oder Steckerabhänge, Signalausgänge bis hin zur kompletten Bauform.“ 

Autor: Kai Weigand, Produktmanager Sensoren, Gefran Deutschland 

Bilder: EdVal_AdobeStock_250222752, Gefran, Roman_23203-AdobeStock-244503204