Czujniki Micro-Epsilon zwiększają bezpieczeństwo pracy podnośników widłowych oraz sprawność mobilnych dźwigów i zaworów hydraulicznych

Dla producentów i hurtowni kluczem do sukcesu jest logistyka. Towary muszą być przekazywane szybko, by sprostać wymaganiom odbiorców. W wyniku tego, producenci i dostawcy usług logistycznych ciągle poszukują możliwości redukcji czasu potrzebnego do przekazania towaru oraz optymalizacji przepływu towarów przez fabryki, magazyny i cały łańcuch dostaw.

Niektóre firmy zoptymalizowały swoją logistykę i przepływ towarów wykorzystując do tego czujniki linkowe montowane w podnośnikach widłowych. W trakcie podnoszenia i opuszczania ładunku, podnośnik widłowy musi zachować pewien margines bezpieczeństwa, tak aby w trakcie zakręcania, hamowania lub przyspieszania pojazd nie znalazł się w niebezpiecznej przechylonej pozycji. Dlatego też, jeżeli uda się precyzyjnie zmierzyć wysokość podniesionego ładunku, możliwe będzie optymalne regulowanie prędkości pojazdu.

Still-Wagner, producent nowoczesnych podnośników widłowych zlokalizowany w niemieckiej miejscowości Reutlingen, wykorzystuje specjalne czujniki linkowe firmy Micro-Epsilon do pomiaru wysokości uniesienia podnośnika widłowego. Czujnik Micro-Epsilon P600 jest całkowicie niezawodny i zabezpiecza przed zamierzonym lub przypadkowym wywołaniem warunków krytycznych. System optymalizuje prędkość pojazdu i poprawia bezpieczeństwo poprzez automatyczne ustawienie podnośnika na właściwej wysokości. Przyspiesza to przemieszczenie towaru w magazynie na półkę o odpowiedniej wysokości. P600 to specjalnie zaprojektowany czujnik linkowy o dużo cieńszej konstrukcji od standardowego czujnika linkowego P60, przystosowany do montażu w ciasnej przestrzeni instalacyjnej podnośników widłowych firmy Still-Wagner.

BEZPIECZEŃSTWO OPERACJI GWARANTOWANE

Thomas Birchinger z działu czujników linkowych firmy Micro-Epsilon tłumaczył: „Jeżeli operator podnośnika widłowego musi podnieść ładunek na wysokość 15m, na której będzie on przechowywany, to może zaistnieć pokusa zbyt szybkiego przyspieszenia przy ciągle uniesionym widelcu, a to może być niebezpieczne. Nasz czujnik P600 dokonuje pomiarów symultanicznych, wykorzystując wskazania potencjometru i enkodera. Jeżeli pomiędzy dwoma sygnałami wyjściowymi wystąpi różnica, to pojazd zostanie automatycznie ustawiony w bezpiecznej pozycji”.

P600 został zaprojektowany do pracy redundancyjnej. Dwa elektrycznie niezależne sygnały z wyjścia potencjometrycznego i enkodera zapewniają wysoki poziom bezpieczeństwa. Czujnik o wysokiej precyzji zawiera wyjście potencjometryczne, które pozwala na uzyskanie powtarzalnej dokładności <0,05% i liniowości < ±0,1%. Wyjście enkodera charakteryzuje się rozdzielczością <0,05% i liniowością < ±0,05%. Dopuszczalny zakres temperatur pracy P600 wynosi od 0°C do +50°C, ale dostępna jest też specjalna wersja przystosowana do pracy w zakresie temperatur od –20°C. Zakres pomiarowy wynosi 15m, czyli jest 10-krotnie większy niż w przypadku czujnika P60.

INNE APLIKACJE DLA CZUJNIKÓW LINKOWYCH

Wysoka jakość, niezawodność i dokładność pomiaru czujników linkowych Micro-Epsilon zaowocowała sprzedażą tysięcy sztuk firmie Still- Wagner, która dzięki temu zdobyła pozycję lidera na globalnym rynku podnośników widłowych.

Birchinger podsumował: „Pomimo tego, że P600 został wynaleziony specjalnie dla podnośników widłowych firmy Still-Wagner, to produkowane przez nas czujniki linkowe są wykorzystywane we wszystkich rodzajach aplikacji dotyczących podnoszenia, włącznie z podnośnikami nożycowymi, przekładniami podnośnikowymi, platformami podnośnikowymi do obsługi samochodów i pociągów, wciągarkami i dźwigami. Sprzedaliśmy również tańsze wersje z obudową plastikową producentom urządzeń medycznych, takich jak regulowane stoły, fotele dentystyczne czy stoły operacyjne. Ogólnie, przemysł maszynowy to dla nas bardzo duży rynek”.

USTALENIE POZYCJI TŁOKA W ZAMKNIĘTEJ PĘTLI POPRAWIA WYDAJNOŚĆ ZAWORÓW HYDRAULICZNYCH

W napędach hydraulicznych serwomechanizmy i proporcjonalne zawory są wykorzystywane do kontroli przepływu oleju hydraulicznego przez tłoki. Czujniki przemieszczeń mogą zostać zintegrowane z zaworami w celu zapewnienia kontroli ruchu, a co za tym idzie właściwego dozowania oleju.

Producent napędów hydraulicznych i zaworów, niemiecka firma Moog, wykorzystuje pętlę sprzężenia zwrotnego z indukcyjnym czujnikiem przemieszczeń Micro-Epsilon do pomiaru dokładnej pozycji tłoka kontrolnego na proporcjonalnym zaworze.

Celem rozwiązania z wykorzystaniem czujnika Micro-Epsilon i główną przyczyną, dla której Moog zdecydował na współpracę, była zdolność Micro- -Epsilon do opracowania i taniego wyprodukowania rdzenia łącznie z osprzętem. Produkcję zlokalizowano w czeskiej firmie Micro Sensor, będącej oddziałem Micro-Epsilon. Jest ona w stanie dostarczyć do 1 miliona czujników rocznie, wykorzystując w pełni zautomatyzowane linie nawijania, produkcji i składowania.

Zdaniem Chrisa Jonesa, dyrektora zarządzającego Micro-Epsilon w Wielkiej Brytanii: „Umożliwia to realizację 20 tys. sztuk produktów rocznie, które mogą być sprzedane za cenę 15 euro. Jest to bardzo niska cena, biorąc pod uwagę uzyskiwaną dokładność”.

Guenther Schallmoser, dyrektor do spraw sprzedaży OEM Micro-Epsilon w Niemczech, wyjaśnia: „Moog musi poprawnie mierzyć i monitorować dokładną pozycję tłoka (lub szpuli) w serwomechanizmie i proporcjonalnych zaworach. Tłok kontroluje przepływ oleju do cylindrów hydraulicznych. W trakcie ruchu tłoka w tył i w przód otwory wywiercone w zaworach są odkrywane i zakrywane. Tłok jest poruszany przez silnik liniowy, dlatego dostarczone przez nas czujniki musiały charakteryzować się dużą rozdzielczością i precyzją, być bezkontaktowe i dynamicznie mierzyć pozycję”.

W ukończonym projekcie indukcyjny czujnik przemieszczeń (LVDT transSensor) firmy Micro-Epsilon został umieszczony na komorze ciśnieniowej, poza sekcją zaworu znajdującą się pod ciśnieniem, co również wpłynęło na niski koszt prezentowanego rozwiązania.

Schallmoser stwierdził: „W komorze ciśnieniowej znajduje się ruchomy rdzeń połączony na stałe z kontrolnym tłokiem. Zachowuje się jak pasywny przekaźnik pozycji i oferuje wiele technicznych korzyści. Po pierwsze, pomiar jest wykonywany bezkontaktowo, więc nie występuje zużycie. Po drugie, czujnik nie jest wystawiony na działanie ciśnienia i dlatego został skonstruowany z taniego inżynieryjnego polimeru, który jest odporny na temperatury do +100°C. Dostarczyliśmy również specjalny płaski kabel”.

Czujnik tranSensor wykorzystuje technikę LVDT (linear variable diff erential transformer). Zawiera uzwojenie pierwotne i wtórne ze wspólnym ruchomym, magnetycznym rdzeniem. Elektronika oscylatora wzbudza pierwotne uzwojenie za pomocą prądu przemiennego o stałej częstotliwości, w wyniku czego prąd przemienny jest indukowany w obu uzwojeniach wtórnych, a jego amplituda zależy od pozycji rdzenia. Przemieszczenie rdzenia powoduje wzrost napięcia w jednym z uzwojeń wtórnych i jego obniżenie w drugim. Różnica powstała pomiędzy dwoma wtórnymi napięciami jest proporcjonalna do przemieszczenia.

Czujnik przemieszczeń firmy Micro - Epsilon działa z wykorzystaniem swobodnie poruszającego się suwaka bez jakiegokolwiek mechanicznego kontaktu z czujnikiem. Suwak musi zostać przymocowany do obiektu za pomocą gwintu mocującego. Tak samo, jak w przypadku zaworów hydraulicznych, ten typ czujnika jest wykorzystywany do pomiaru i monitorowania ruchu, przemieszczenia, pozycji, skoku i ugięcia w maszynach, pojazdach i innych urządzeniach przemysłowych.

ADAPTACJA DŹWIGU DO ZMIENNYCH WARUNKÓW TERENOWYCH

Takie komponenty jak cylindry czy zawory hydrauliczne stanowią krytyczny system w wielu pojazdach przemysłowych, także w mobilnych dźwigach. Gdy ciężki ładunek musi zostać szybko uniesiony, np. w przypadku uszkodzonego samochodu ciężarowego, mobilny dźwig jest często najbardziej wydajnym rozwiązaniem.

Ważne jest, aby mobilny dźwig mógł się dostosować do zmiennych warunków gruntowych, zwłaszcza jeżeli ciężarówka znajduje się na otwartym terenie poza równą powierzchnią drogi. Ciekawostką jest fakt, że we wszystkich aktywnych systemach zawieszenia czujniki mogą odegrać ważną rolę.

Weźmy pod uwagę Liebherra, głównego producenta dźwigów mobilnych w Niemczech. Ta firma wykorzystuje hydrauliczne cylindry zawieszeniowe produkowane przez Linde Hydraulics. W ostatnich aplikacjach firma Micro- Epsilon ściśle współpracowała z Linde Hydraulics w celu opracowania zintegrowanego czujnika i cylindra zawieszenia, który umożliwiłby ciągłe dostosowywanie się systemu zawieszenia mobilnego dźwigu firmy Liebherr do zróżnicowanego terenu.

Najnowocześniejsze mobilne dźwigi są wyposażone w pracującą przekładnię, w której zawieszenie każdej z niezależnych osi może być przystosowane do warunków terenu. Zostało to zaimplementowane przy użyciu cylindra zawieszeniowego spasowanego z czujnikiem przemieszczenia. Czujnik ten dobiera skok cylindra i umożliwia najlepszą adaptację do podłoża. Aktywne zawieszenie staje się krytyczne w momencie, gdy mobilny dźwig przemieszcza się z otwartego terenu do normalnych warunków drogowych. Wtedy przydaje się aktywny obieg zamknięty. Oś musi zostać przystosowana do płaskiej drogi poprzez ustawienie wszystkich cylindrów w normalnej pozycji. Aby tego dokonać, trzeba zmierzyć dokładne przemieszczenie cylindrów hydraulicznych.

Przy współpracy z Linde Hydraulics firma Micro-Epsilon opracowała czujnik przemieszczenia zintegrowany z cylindrem, umożliwiający bezpośrednie uzyskanie pomiaru pozycji tłoka. Rozwiązanie takie charakteryzuje wiele zalet. Po pierwsze, czujnik jest chroniony od uszkodzeń zewnętrznych poprzez umieszczenie go w cylindrze hydraulicznym. Po drugie, ustalona długość zainstalowanego cylindra wymusiła rozwiązanie, które nie powodowałoby jego wydłużania. Firma Linde nie chciała rozbudowywać projektu cylindra, ponieważ Lieb herr nie zaakceptowałby rozbudowy dla pomiaru przemieszczenia. Dlatego rozwiązanie Micro-Epsilon musiało być kompaktowe. Ponadto czujnik musiał wytrzymać wysokie ciśnienie panujące w cylindrze.

Ostatecznie, wykorzystano czujnik wiroprądowy firmy Micro-Epsilon o długim skoku, wchodzący w skład rodziny elementów strokeSENSOR. Zakres pomiarowy tego czujnika wynosi 220 lub 260mm, rozdzielczość 0,1mm, dopuszczalny zakres temperatur pracy od –40°C do +85°C, stopień ochrony IP67, a dopuszczalne ciśnienie oleju 450 barów.

Czujnik pracuje w oparciu o indukowanie prądów wirowych przy użyciu aluminiowej tuby zintegrowanej z tłokiem. Tuba jest przyczepiona do popychacza tłoka, poruszając się ponad rdzeniem czujnika zatopionym w metalu. Ponieważ nie występuje kontakt mechaniczny pomiędzy czujnikiem i tłokiem, czujnik nie zużywa się i nie wymaga żadnej obsługi. Zintegrowany sterownik elektroniczny firmy Micro-Epsilon przekształca pomiarowy sygnał przemieszczenia na liniowy sygnał elektryczny trafiający do kontrolera. Metoda pomiarowa nie wymaga magnesu, dlatego wyeliminowany został problem wiórów metalowych.

Chris Jones, Managing Director Micro-Epsilon UK mgr inż. Przemysław Degórski, Kierownik Działu Doradztwa i Sprzedaży, Wobit