Martin Wimmers, Geschäftsführer der Fischer Connectors GmbH in Zorneding
Eine bewährte Methodik, um dabei zuverlässige Ergebnisse zu erhalten, ist die Dehnungsmessstreifen-, kurz DMS-Technologie. Da die Sensoren jedoch sehr klein sind, muss auch die Verbindungstechnik entsprechend minimiert sein. Gleichzeitig ist auch bei Vibrationen eine stabile Datenübertragung erforderlich.
Zuverlässige Messdaten für effizienten Betrieb
Für den sicheren und effizienten Betrieb von Anlagen und Maschinen in der Robotik, der Medizintechnik oder der Automobilindustrie sind zuverlässige Messdaten unerlässlich. Besonders wichtig sind Daten, aus denen hervorgeht, welche Kräfte und Momente an Achsen wirken. Dafür setzen die K6D-Sensoren von ME-Meßsysteme auf eine Kombination aus sechs unabhängigen DMS-Sensoren. Diese sind mit Dehnungsmessstreifen in Vollbrückenschaltung ausgerüstet. Anhand der sechs Sensorsignale werden die Kräfte in den drei Achsen des Raums sowie die drei Momente um diese Achsen gemäß einer Berechnungsvorschrift präzise berechnet. Dabei sind die Ansprüche an Präzision der Messung und Reaktionszeiten der Sensoren in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen.
Da analoge Technologien einen enormen Geschwindigkeitsvorteil bei der Umsetzung der Signale bieten, wird in der Praxis meist darauf gesetzt. Sie können neben einer hohen Präzision auch sehr niedrige Reaktionszeiten erreichen. Dies ist gerade bei schnellen Maschinenprozessen und Robotern essenziel. Dabei müssen die Sensoren die analogen und sensiblen Kleinsignale aus dem Prozess heraus immer schneller zum Steuerrechner übertragen. Besonders bei Sensoren mit kleinen mechanischen Abmessungen und mehreren integrierten Dimensionen ist dies eine große Herausforderung – insbesondere an die Steckverbindung zwischen Sensoreinheit und Übertragung. Die Anschlussstelle zwischen Steckverbinder und Sensor ist die kritischste im ganzen System. Durch Maschinenvibrationen oder Bewegungen an den Lötstellen können Steckverbinder die Verbindung verlieren. Die Ergebnisse sind: Fehler in den Messungen und Maschinenstillstand zur Behebung. Dies gilt es zu vermeiden.
Wenig Platz, viele Kontakte
Besonders kritisch ist die Verbindungssituation bei Kraft-Momenten-Sensoren wie den K6D-Sensoren von ME-Meßsysteme. Für den Anschluss der Dehnungsmessstreifen sind insgesamt 24 Kontakte (6 x 4) erforderlich. Durch die zunehmende Miniaturisierung müssen die Steckverbinder sehr klein und gleichzeitig leistungsstark sein. Die sichere Übertragung der DMS-Signale ist bisher nur mit einem Steckverbinder pro DMS möglich. Deshalb bestand die Herausforderung bei Kraft-Momenten-Sensoren darin, alle 24 Kontakte in einem Steckverbinder zu integrieren. Gleichzeitig sollte das Gewicht der Steckverbinder reduziert werden, um höchste Kontaktsicherheit auch bei großen Beschleunigungen und Vibrationen zu gewährleisten. Es wäre zwar technisch möglich, die Elektronik in den Sensor zu integrieren und dadurch die Kontaktzahl zu reduzieren. Allerdings würden in diesem Fall nicht die gleichen Leistungsmerkmale erreicht wie mit einer externen Elektronik.
