Sensorik & IBV für Industrie 4.0
01.03.2019

Sensorik für die mobile Automation

Die wachsenden Anforderungen an die Automatisierung mobiler Arbeits­maschinen verlangen unter anderem nach einer ausgereiften und effizienten Sensorik. Ein Beispiel dafür liefern moderne Fahrzeuge zur Abfallentsorgung, die Abfallcontainer automatisch aufnehmen und entleeren. Verschiedene Baumer-Sensoren kommen hier von der Überwachung des Winkels des Auslegerarms über die Positionierung der Stützfüße bis hin zur Stabilitätskontrolle des Fahrzeugs zum Einsatz.

Der „Speed Lifter“ ermöglicht ein automatisches und schonendes Handling der Abfallcontainer (Bild: Villiger)

Der „Speed Lifter“ ermöglicht ein automatisches und schonendes Handling der Abfallcontainer (Bild: Villiger)

Fahrzeuge, die automatisch Abfallcontainer aufnehmen, entleeren und wieder abstellen, gehören heute in vielen Gemeinden bereits zum Straßenbild. Als Spezialist für solche modernen Abfall-Entsorgungssysteme gilt die Villiger AG in Oberrüti/Schweiz. Ihr Produktspektrum reicht von Ober- und Unterflur-Containern über Lift- und Kransysteme bis hin zu mobilen Reinigungsanlagen für Abfallsammelbehälter. Das Unternehmen verfügt über mehr als 150.000 installierte Entsorgungssysteme in der Schweiz und in Europa. Zu seinen technischen Highlights gehört unter anderem  das Entsorgungssystem „Speed Lifter“. Ausgestattet mit einem speziellen Greif- und Haltemechanismus, dem sogenannten Gripper, ermöglicht es ein automatisches und schonendes Handling der Abfallcontainer. Hier trägt eine ganze Reihe unterschiedlicher Sensoren dazu bei, dass der Gripper die Container schnell und sicher führt. Seilzug-Wegmesser überwachen beispielsweise die Länge und den Stellwinkel des Auslegers, Absolut-Drehgeber seine Rotation, induktive Sensoren die Position der Stützfüße und Neigungssensoren dienen der Stabilitätskontrolle. Anhand dieser Messwerte lässt sich der maximale Arbeitsbereich einrichten. Schließlich darf das Entsorgungsfahrzeug auch bei ungünstigen Bedingungen, zum Beispiel wenn es auf abschüssigen Straßen oder unebenem Untergrund arbeitet, nicht kippen.

Robuste Sensoren am Ausleger

Auf der Suche nach passenden Sensoren wurden die Schweizer Entsorgungsspezialisten im Produktportfolio von Baumer fündig. So bietet der Sensorikexperte eine breite Palette robuster Sensorlösungen, von der Neigungs- und Winkelmessung für die drehbaren Aufbauten über die Anwesenheitskontrolle und Positionsmessungen für die beweg­lichen Teile bis hin zu Last-, Hydraulikdruck- und Füllstandmessungen. Zahlreiche Varianten sind speziell ausgelegt für die mobile Automation und auch in redundanter Ausführung erhältlich. Dabei sind sie optimiert auf höhere Schock- und Vibrationsbelastungen sowie Verschmutzungen und Temperaturschwankungen: Sie erfüllen die E1-Anforderungen, bieten einen Korrosionsschutz nach C5-M und Schutzarten bis IP69K. Für den Einsatz in funktional sicheren Systemen sind viele Sensoren mit ISO-13849-konformer Firmware entwickelt worden.

Zur Erfassung der Auslegerverlängerung des Grippers kommt beispielsweise der Seilzug-Wegsensor GCA5 zum Einsatz. Aufgrund seiner geringen Einbautiefe von 65 mm konnte er platzsparend am Kran­ausleger des Speed Lifters montiert werden. Mit seinem Gehäuse aus schlagfestem Kunststoff, dem korrosionsbeständigen Edelstahlseil mit abriebfestem Nylonmantel und der berührungslosen, verschleißfreien, magnetischen Abtastung eignet sich der GCA5 optimal für den betriebssicheren und wartungsarmen Einsatz bei der Abfall­entsorgung. Elektronik und Edelstahlfeder sind dicht gegenüber der Seiltrommel gekapselt. Ein flexibler, integrierter Schmutzabweiser am Seileintritt schützt zusätzlich alle Komponenten vor Feuchtigkeit und anderen schädlichen Umwelteinflüssen. Der maximale Messbereich liegt bei 4.700 mm, bei einer Auflösung von 0,3 mm und einer Linearität von ±0,5 % des Messbereichs.


Die robusten Seilzug-Wegsensoren sind optimal geeignet für den Einsatz im Außenbereich und für Anwendungen mit beengtem Montageraum (Bild: Baumer)Die robusten Seilzug-Wegsensoren sind optimal geeignet für den Einsatz im Außenbereich und für Anwendungen mit beengtem Montageraum (Bild: Baumer)


Die Rotation präzise im Griff

Die Rotation des Auslegerarms wird mit dem redundanten und magnetischen Absolut-Drehgeber EAM580R erfasst. Mit seiner absoluten Winkelgenauigkeit bis 0,15 ° gewährleistet er ein präzises Posi­tionieren. Durch E1-konformes Design für hohe elektromagnetische Verträglichkeit, Schutzart IP67 und Korro­sionsfestigkeit C5-M ist auch dieser Sensor für anspruchsvolle Außenanwendungen ausgelegt. Für höchste Zuverlässigkeit ist die Firmware entsprechend den Anforderungen der ISO 13849 entwickelt worden. ­Dadurch sind die Drehgeber als Standardkomponenten in funktional sicheren Systemen bis PL d einsetzbar. Die Konnektivität wird durch im Automotiv-Bereich übliche Steckverbinder (Deutsch, AMP) vereinfacht. Dank seiner ebenfalls kompakten Abmessungen ließ sich auch dieser Drehgeber platzsparend im Ausleger des Speed Lifters montieren.


Die magnetischen Absolut-Drehgeber gewährleisten hohe Zuverlässigkeit und präzises Positionieren (Bild: Baumer)Die magnetischen Absolut-Drehgeber gewährleisten hohe Zuverlässigkeit und präzises Positionieren (Bild: Baumer)


Kommunikation über CANopen

Ihr Messsignal geben die im Speed Lifter eingesetzten Sensoren über eine CANopen-Schnittstelle an die Steuerung des Entsorgungsfahrzeugs weiter. Absolute Drehgeber der Serie BMMH58 beispielsweise überwachen den Winkel des Auslegerarms, induktive Schalter der Serie IR18 finden ihren Einsatz bei der Positionierung der Stützfüße. Ein Neigungssensor der Serie GNAMG dient zur Stabilitätskontrolle des Fahrzeugs. Anhand all dieser Diagnosedaten ermittelt die Steuerung den maximalen Arbeitsbereich. Die aufbereiteten Daten ­werden in einem Chartdiagramm ­visualisiert, sodass der Fahrer den maximalen Arbeitsbereich jederzeit vor Augen hat und entsprechend ­sicher und effizient sein Fahrzeug positionieren kann.

Zufriedener Kunde

Die robusten Sensoren haben sich beim Einsatz in den Villiger-Entsorgungsfahrzeugen bewährt und auch bei anderen Projekten arbeitet das Unternehmen gern mit dem Sensorikspezialisten zusammen. So werden Baumer-Sensoren beispielsweise auch in der mobilen Reinigungs­-
anlage CD 300 eingesetzt, die eine systematische Pflege der Abfallsammelbehälter ermöglicht.

www.baumer.com

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