Ursachen und Abhilfen für ein „Zero-Drift” der Bahnspannung

Wenn Sie kein Material in Ihrer Maschine haben und die Spannungsanzeige zeigt etwas anderes als eine Null, haben Sie aller Wahrscheinlichkeit nach einen „Zero-Drift” (Nullabweichung).

Es gibt hierfür mehrere Ursachen und man muss das gesamte System untersuchen, um eine entsprechende Lösung zu finden. Die dafür infrage kommenden Komponenten sind Kraftmessdosen, Spannwalzen, Lager und Wellen sowie die Bahnspannungs-Signalumformer oder Verstärker.

Viele Leute glauben, da die Kalibrierung den Nullpunkt beeinflusst und sie Verstärker oder Regler kalibrieren, dass es an diesen Komponenten liegt.

Der logische Ort danach zu suchen sind aber die Kraftmessdosen. Um präzise und genaue Anzeigen zu erhalten, müssen die Kraftmessdosen sehr empfindlich auf kleinste Laständerungen reagieren. Kraftmessdosen unterliegen praktisch 2 Arten von Belastungen. Die Kraft, an der wir interessiert sind, ist die durch die Bahn erzeugte Belastung, die direkt proportional zur Bahnspannung ist. Dann gibt es noch die sogenannte Vorbelastung. Dies sind auf die Kraftmessdose einwirkende Kräfte, die aber keinerlei Verbindung mit der Bahnspannung haben. Sie entstehen durch das Gewicht der durch die Kraftmessdosen gehaltenen Walzen plus der während der Montage auf die Kraftmessdosen einwirkenden Kräfte. Das Walzengewicht ist konstant und wenn man die Montageanleitung genau befolgt können diese Kräfte auch minimiert und nahezu konstant gehalten werden. Man kann sie dann elektronisch auf Null stellen, sodass sie nicht mehr am Verstärkerausgang vorhanden sind. Leider werden jedoch die Montageanleitungen nicht immer befolgt

Nachfolgend eine Anleitung zur Störungssuche:

Befestigungsfläche
Es ist wichtig, dass die Befestigungsfläche absolut fest ist.  Jedwede Bewegung der Befestigungsfläche kann sich auf die Kraftmessdose übertragen und zu einer winzigen Vorbelastung führen. Bedenken Sie, dass bei den Kraftmessdosen ein Ausschlag von nur 0,13 mm (.005 inches) dem kompletten Messbereich entspricht. Das heißt, dass die Kraftmessdose eine Bewegung der Befestigungsfläche von nur 0,013 mm (0.0005inches) als eine Spannungsänderung von 10% des Messbereichs interpretiert.

Temperaturänderung

Eine Nullabweichung kann auch durch Temperaturänderungen im Betrieb oder an der Maschine verursacht werden. Dies kann bereits bei einer Temperaturänderung von 10-15 °C der Fall sein. Obwohl man in dieser Hinsicht nicht viel tun kann sollte man die Kalibrierung nur dann durchführen, wenn die Temperatur im Betrieb im normalen Bereich liegt. Bei saisonal bedingten größeren Temperaturänderungen kann eine erneute Kalibrierung erforderlich sein.

Beim Einsatz einer Spannwalze

Kontrollieren Sie, was für eine Kraftmessdose bei Ihnen eingesetzt wird. Die Verfahren bei der Störungssuche unterscheiden sich je nach der Art der eingesetzten Kraftmessdose.  Bei den Kraftmessdosen für Leitwalzen mit feststehender Achse ist die Achse in der Kraftmessdose mit einer gewissen Verdrehung auf der Achse eingeklemmt. Das heißt, dass ein Kopf der Kraftmessdose in einer Richtung verdreht wird und der andere Kopf in der entgegengesetzten Richtung. Dies kann zu einer Kraft auf den Trägern führen, die als eine Nullabweichung erscheint. Zur Überprüfung ergreifen Sie die Klemme auf der Kraftmessdose an einer Seite der Walze und verdrehen sie. Die Spannwalze sollte sich dann leicht gegen die Antirotations-Anschläge bewegen. Sie hören einen leichten Klick, wenn der Kopf an den Anschlägen auftrifft. Wenn sich der Kopf auf der Kraftmessdose nicht bewegt, muss die Achse in den Kraftmessdosen neu eingestellt werden. Hierfür müssen beide Klemmen an der Spannwalze gelöst und danach bei abgestützter Spannwalze wieder gleichmäßig auf jeder Seite angezogen werden. Achten Sie bei der Verwendung von Spannhülsen darauf, dass diese geteilt sind und der Spalt der Hülse gegenüber dem Spalt an der Klemme ausgerichtet ist. Überprüfen Sie, dass man den Kopf geringfügig verdrehen kann.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Spannwalze nicht zwischen den Kraftmessdosen zentriert ist und die Achse gegen eine Kraftmessdose drückt. Dies kann bei der Installation nicht gleich bemerkt werden, aber nach einiger Betriebszeit kann es zu einer Nullabweichung kommen. Eine Ausdehnung der Achse kann beim Betrieb kann den Kraftmessdosenkopf gegen den Träger drucken und ihn hindern wieder in seine Nullstellung zurückzugehen. Um dies mit Sicherheit zu verhindern kontrollieren Sie, ob Sie eine Visitenkarte (oder ähnliches mit gleicher Dicke) zwischen das Ende der feststehenden Achse und dem Rücken der Kraftmessdosenschelle schieben können. In der Kraftmessdose hinter der Klemme befindet sich auch eine Federscheibe zum Ausgleich von einer axialen Dehnung der Achse. Stellen Sie sicher, dass eine axiale Bewegung bei eingebauter Spannwalze vorhanden ist. Es muss möglich sein, den Federring durch Druck auf die Achse in axialer Richtung leicht einzudrücken und können dabei feststellen, ob sich die Achse um ungefähr 2 bis 3 mm bewegen lässt.  Sollte dies nicht möglich sein oder sich die Achse nur in einer Richtung verschieben lässt, kann das Risiko einer Nullverschiebung durch eine erneute Zentrierung der Achse verhindert werden. Es kann in einigen Fällen erforderlich, sein, die Achse zu verkürzen. Bei L/ER-Kraftmessdosen kann es erforderlich sein, die Lagerbohrung der Walze zu vertiefen oder die Gesamtlänge der Achse zu verkürzen.

Beim Einsatz von Stehlagern

Ist bei Kraftmessdosen mit Stehlagermontage die Befestigungsfläche nicht vollkommen eben, kann ein Anziehen der Befestigungsschrauben zu einer Nullverschiebung führen. Befinden sich alte Farbe oder sonstige Partikel zwischen der Grundfläche der Kraftmessdose und dem Maschinenrahmen, kann dies zu Problemen führen.  Um dies zu überprüfen, stellen Sie den Schaltkreis auf Null und lösen dann schrittweise die Befestigungsschrauben. Sollte sich jetzt der Nullwert verschieben, müssen Sie  sicherstellen, dass die Montagefläche absolut flach ist. Manchmal können auch die Lager und deren Befestigung zu Problemen führen. Bei einigen Stehlagern ist eine ausreichende Wärmedehnung nicht möglich, was zu einer seitlichen Belastung der Kraftmessdosen und einer Nullabweichung führt.  Dies kann man entweder durch einen Ersatz der Lager mit Pendellagern oder durch richtige Wartung der vorhandenen Lager beseitigen.

Schlussfolgerung

Wie Sie sehen, kann eine Nullabweichung viele Ursachen haben, jedoch liegt es normalerweise nicht am Verstärker. Nur um sicher zu gehen: die  +/-2,5 VDC Stromversorgung zu den Kraftmessdosen muss nicht absolut stabil sein. Sie können sie auch leicht messen. Es müssen nicht genau 2,5 VDC sein, jedoch sollte sie keinesfalls vom einmal gemessenen Wert abweichen.

Wenn Sie eine Nullabweichung haben und sie nicht beseitigen können,  kontaktieren Sie bitte einen Montalvo Anwendungsspezialisten für weitere Unterstützung.