Was sind die Trends bei Mobilsensorik? Welche Rolle spielt Predicitive Maintenance bei mobilen Anwendungen und wie schaut der Sensor des 21. Jahrhunderts aus? Diese und weitere Fragen erklärt uns Thomas Schmale, Application Support Mobilhydraulik bei MTS Sensor Technologie.

Mit Blick auf Industrie 4.0 setzt man bei Sensoren im industriellen Umfeld aktuell auf OPC-UA und IO-Link. Wie schaut es bei Sensorik für mobile Maschinen aus? Was sind hier die Forderungen in Bezug auf Schnittstellen?

Thomas Schmale: Bei mobilen Arbeitsmaschinen haben sich Bussysteme wie CANbus und ISObus etabliert. Wenn man sich die Kommunikation der Maschinen untereinander genauer anschaut, dann sieht man, dass diese auf der Controllerebene stattfindet und mittelfristig auch weiterhin auf dieser Ebene bleiben wird. Langfristig wird die Sensorik immer leistungsfähiger und immer schneller werden. Funktionen wie autonomes Fahren, Fernsteuerung, Maschinen- und Prozessvernetzung sind da die Schlagworte, die immer weiter in den Mittelpunkt der Entwicklung rücken.

Wo sehen Sie weitere Trends bei Sensorik für mobile Anwendungen?

Generell kann man sagen, dass der Trend für Sensoren in mobilen Anwendungen weiterhin ungebrochen ist. Wir sehen, dass immer mehr Sensoren an den verschiedensten Punkten der Anwendungen eingesetzt werden, um noch präzisere Messungen vorzunehmen und dadurch immer mehr Maschinenfunktionen zu automatisieren. Die Ergebnisse dieses Trends sind verbesserte Sicherheitskonzepte, erhöhter Komfort für den Anwender durch Automatisierung, weniger Verschleiß und Energieaufwand und insgesamt eine Effizienzsteigerung der mobilen Maschinen.

Die größte Herausforderung bei Sensoren im Außeneinsatz sind die rauen Umgebungsbedingungen – extreme Temperaturen, Schmutz, Wasser. Was sind Ihre Empfehlungen hinsichtlich Konstruktion und Beschaffenheit, damit sich die Sensoren möglichst lange bewähren?

Unsere Mobilsensoren funktionieren mit magnetostriktiver Temposonics-Technologie, welche berührungslos misst und daher verschleißfrei arbeitet. Deshalb haben sie, verglichen mit anderen Technologien, eine theoretisch unbegrenzte Lebensdauer und zeichnen sich durch höhere Zuverlässigkeit auch in rauen Arbeitsumgebungen aus. Durch die Temposonics-Technologie werden absolute statt relative Positionen erfasst, was zur Folge hat, dass eine Neukalibrierung des Sensors nicht erforderlich ist.

Was ist denn die Besonderheit der Technologie – außer das sie absolute statt relative Positionen erfasst?

Die Besonderheit der MTS-Magnetostriktion ist ihre hohe Störfestigkeit gegen Umwelteinflüsse. Sensoren der Temposonics-MH-Serie zeichnen sich daher durch besonders hohe Schock- und Vibrationsresistenz, Temperaturbelastbarkeit und Störfestigkeit gegen elektromagnetische Felder aus. Die Sensoren sind speziell für den Einbau in Hydraulikzylinder entwickelt worden und beanspruchen keinen zusätzlichen Bauraum. Gleichzeitig bieten Hydraulikzylinder den bestmöglichen Schutz vor den rauen Einflüssen in der mobilen Arbeitswelt.

Apropos lange Lebensdauer: In industriellen Anlagen hält Predictive Maintenance mehr und mehr Einzug. Wie sieht es denn mit der Zustandsüberwachung respektive vorausschauenden Wartung bei Sensoren für mobile Maschinen aus?

Bei Predictive Maintenance, ähnlich wie beim Condition Monitoring, spielen unsere Mobilsensoren eine wichtige Rolle. So werden durch unsere Sensorik Überlastungszustände und Lastspitzen verhindert, wodurch sich die Wartungsintervalle an Mechanik- und Hydraulikkomponenten verlängern lassen. Des Weiteren kann mit unserer Sensorik die Häufigkeit der Lastzyklen ermittelt werden, was wiederum als Basis für Condition Monitoring genommen werden kann, welches quasi die Vorstufe zum Predictive Maintenance darstellt. Da auf diesem Feld ständig weitergeforscht und entwickelt wird, kann man davon ausgehen, dass in naher Zukunft die Sensorik noch anwendungsspezifischer wird. Des Weiteren wird das Zusammenspiel und die Kommunikation der Sensoren untereinander weiter optimiert werden, so dass eine noch genauere Maschinenzustandsüberwachung erreicht werden kann.

Welche Funktionen Ihrer Sensoren tragen zu einer optimalen Mess- und Prozesssicherheit bei?

Um dieses Thema genau zu beantworten, würden wir gerne die Sensoren unserer MH-Serie als Beispiel anbringen. Diese verfügen über Eigendiagnosefähigkeit, welche zur funktionalen Sicherheit der Anwendung beiträgt. Ein Beispiel hierfür ist die Lastmomentbegrenzung an Lasthebezeugen oder Arbeitsplattformen. Hierbei ist es elementar, dass die Messungen der Hubpositionen im Hydraulikzylinder zuverlässig angegeben werden, um die Sicherheit der Anwender zu gewährleisten.

Es wird versucht, immer mehr Elektronik bei gleichzeitiger Forderung nach Miniaturisierung in den Sensor zu integrieren. Ist diese Entwicklung immer sinnvoll?
Diese Entwicklung ist sinnvoll und MTS ist ein führender Anbieter in diesem Bereich. Eine Miniaturisierung von Sensoren bedeutet weniger Gewicht, weniger Bauraum bei gleichbleibender oder verbesserter Messung, was dann im Umkehrschluss effizientere Maschinen bedeutet. Zudem ist es durch Miniaturisierung möglich, das komplette Maschinendesign zu überarbeiten, um und auch hier Verbrauch wie Verschleiß zu verringern.

Wenn Sie Mitte des 21. Jahrhunderts einen Sensor beschreiben müssten, wie sähe dieser aus und welche Funktionen hätte er an Bord?

Sensoren Mitte des 21. Jahrhundert werden noch mehr Funktionen in sich vereinen. Sie werden noch stärker miteinander vernetzt sein, und auch die Auswertung über die Schnittstellen wird noch variabler und einfacher werden. Die Entwicklung der Mobilsensorik bietet noch sehr viel Potential. Es wird sehr spannend sein, diese Potentiale auszuschöpfen mit dem Fokus, die mobilen Anwendungen einfacher, sicherer, und so effektiv wie möglich zu machen.