Neue Wägezellentechnologie bei Minebea Intec sorgt für Höchstleistungen

Minebea Intec setzt als weltweit führender Hersteller von indust-riellen Wäge- und Inspektionstechnologien mit seinen Elektro-magnetische Kraftkompensation (EMK) Wägezellen neue Maß-stäbe.

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Die Technologie der elektromagnetischen Kraftkompensation ermöglicht hohe Genauigkeit beim Wägeprozess bei gleichzeitig hoher Messgeschwindigkeit für eine schnelle Gewichtswerter-fassung. Am Kompetenzstandort Aachen ist die EMK Wägetech-nologie nun in Zusammenarbeit mit der Konzernmutter Minebe-aMitsumi in die ersten Produkte eingeflossen – die EMK Wäge-zellen der Produktserie WZEDP.

Industrielle EMK Wägezellen werden in Anwendungen eingesetzt, die gleichermaßen hohe Anforderungen an Messgenauigkeit und Durchsatz haben. Dies ist beispielsweise bei dynamischen Kon-trollwaagen der Fall. Zentrale Baugruppe einer Kontrollwaage ist dabei die Wägezelle, die das Gewicht beim Überlaufen des Produk-tes über ein Band erfasst und auswertet.

Minebea Intec hat mit der Produktserie WZEDP seine EMK Wäge-zellen perfektioniert. Dreh- und Angelpunkt war dabei der Unter-nehmensstandort in Aachen. Dort wurden direkt nach der Akquisi-tion der Sparte Industrial Technologies in Zusammenarbeit mit dem Mutterkonzern in Japan die Elektronik sowie der so genannte Monolith entwickelt, die beiden Kernelemente der EMK Wägezel-le.

Monolithischer Sensorgrundkörper mit 3D Frästechnik
Aus einem Materialblock aus hochfestem Luftfahrtaluminium wird ein monolithischer Grundkörper, der Monolith, gefräst und im An-schluss vermessen. Dieser Monolith, mit Gelenken dünner als ei-nem Haar, ist das Kernstück der Wägezelle und für die Messleistung maßgeblich. Auf dem Weg zu diesem Entwicklungsstand wurden in einem ersten Schritt einfache monolithische Systeme gefertigt. Als nächstes ist es dem Team in Aachen gelungen, einen Monolit-hen mit einem mehrfach übersetzten Hebelsystem zu entwickeln und von einem lokalen Zulieferer fertigen zu lassen.

Dabei sind alle Hebel – drei an der Zahl – aus einem Materialblock herausgefräst und es gibt entlang dieser Kraftübertragungsstrecke keinerlei Ver-schraubungen, die Messfehler, zum Beispiel Driften des Mess-werts, verursachen könnten. Die drei Übersetzungsstufen erlauben dabei hohe Vorlasten. Bei Belastung mit einem Produkt wird das Produktgewicht mit einer sehr kleinen elektromagnetischen Kraft kompensiert, wobei der geringe Stromfluss die Erwärmung des Messsystems auf ein Minimum reduziert. Damit ist es möglich, 10.000 eichfähige Schritte über alle Messbereiche zu realisieren. Zu dieser erfolgreichen Prototypentwicklung gehörten noch wei-tere Technologiekomponenten wie Magnetsystem, Spule und Po-sitionsdetektor.



Das EMK Wägekit ist eine Integrationslösung bestehend aus der hochpräzisen EMK Wägezelle und einem Förderband für die dynamische Inlineverwiegung.

Komplettierung zu einem Sensor mit weiteren Technologiekom-ponenten in Košice
Der Entwicklungserfolg trug zu der Entscheidung bei, eine 5-Achs Fräsmaschine zu erwerben und eine mechanische Produktion mit Vormontage dieses EMK Sensors am hochmodernen Produktions-standort in Košice aufzubauen, der zentral von Minebea Intec Aachen geleitet wird. Nach der Montage der Anbauteile wie Mag-netsystem, Spule, Positionsdetektor wird der vormontierte Sensor umfangreichen Tests unterzogen.

Endmontage zur Wägezelle und Prüfung in Aachen
Im Aachener Werk werden die vormontierten Sensoren mit einer Elektronik, einem Gehäuse und weiteren Anbauteilen komplet-tiert. Die nun vollständigen Wägezellen werden in einer Klima-kammer über ihren kompletten Temperaturbereich geprüft. Dabei wird nicht nur der Nullpunkt der Wägezelle vermessen. In der Kli-makammer befinden sich zudem Gewichte, die bei unterschiedli-chen Temperaturen automatisiert aufgelegt werden. Die damit erhaltenen Daten werden in Korrekturparameter umgerechnet und in der Elektronik der Wägezelle gespeichert. Die nun tempera-turkompensierte Wägezelle wird abschließend noch einmal gegen die metrologischen Daten geprüft.

Wägezelle für höchste Durchsätze bis 600 Artikel pro Minute
Die spezielle Elektronik wurde besonders für eine schnelle, dyna-mische Verwiegung entwickelt. Teile der Messalgorithmen wer-den digital durchgeführt. Im Gegensatz zu analogen Wägezellen liefert die EMK Wägezelle auf der digitalen Schnittstelle fertige Gewichtswerte mit einer sehr hohen Datenrate von bis zu 2.000 Messwerten pro Sekunde für Hochleistungsanwendungen mit ext-rem geringen Messzeiten. Bei einer solch hohen Abtastrate agie-ren diese Wägezellen quasi in Echtzeit.

Erweitert werden können die Wägezellen um ein Transportband zum Produkttransport, dem sogenannten Wägeband. Es weist be-sondere Anforderungen bezüglich Genauigkeit auf, um die dyna-mische Messung von Produkten zuverlässig zu ermöglichen. Die Wägebänder werden am Minebea Intec Standort in Aachen entwi-ckelt und gebaut. Die Kombination von Wägezelle mit Wägeband, auch Wägekit genannt, ist eine bewährte Zusammenstellung, wenn es um dynamische Verwiegung mit Produkttransport geht.

Die EMK Wägezellen von Minebea Intec sind ab sofort auch für OEM Anwendungen zur direkten Maschinenintegration erhältlich. Damit profitieren Kunden von der ganzen Kompetenz des Entwick-lungszentrums in Aachen.

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