Definition und Funktionsweise:
Ein Vibrationssensor (oder Schwingungssensor, Beschleunigungssensor) ist ein Messgerät, das mechanische Schwingungen (Vibrationen) von Maschinen, Anlagen oder deren Komponenten erfasst und in ein elektrisches Signal umwandelt. Er ist ein zentrales Werkzeug für die Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) und die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance).
Die meisten Vibrationssensoren arbeiten nach dem piezoelektrischen Prinzip: Ein piezoelektrisches Material erzeugt eine elektrische Ladung, wenn es mechanisch verformt wird (durch die Vibration). Diese Ladung wird in ein Spannungssignal umgewandelt, das proportional zur Beschleunigung der Vibration ist.
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
Vibrationssensoren sind unverzichtbar für die Überwachung des „Gesundheitszustands“ von rotierenden oder bewegten Maschinenteilen:
- Condition Monitoring: Kontinuierliche Überwachung von Maschinen auf beginnenden Verschleiß oder Schäden.
- Predictive Maintenance: Analyse der Vibrationsdaten (Frequenz, Amplitude) mit Algorithmen (oft Machine Learning), um den Zeitpunkt eines Ausfalls vorherzusagen, bevor er eintritt.
- Früherkennung von Schäden: Erkennung von:
- Unwucht: Unausgewogene rotierende Teile.
- Lagerschäden: Verschleiß oder Beschädigung von Lagern.
- Fehlausrichtung: Ungenaue Ausrichtung von Wellen oder Motoren.
- Zahnschäden: In Getrieben.
- Lose Verbindungen: Lockere Schrauben oder Befestigungen.
- Qualitätssicherung: Überwachung der Maschinenschwingungen, die die Bearbeitungsqualität beeinträchtigen könnten.
- Sicherheit: Vermeidung katastrophaler Ausfälle.
Vorteile:
- Frühe Fehlererkennung: Probleme können erkannt werden, lange bevor sie zu Ausfällen führen.
- Kosteneinsparungen: Reduzierung von ungeplanten Stillständen und teuren Reparaturen.
- Optimierung der Wartung: Übergang zu zustandsbasierter Wartung.
- Verlängerung der Lebensdauer: Der Komponenten.
Vibrationssensoren werden an Motoren, Pumpen, Getrieben, Lüftern und anderen kritischen rotierenden Maschinenkomponenten montiert. Die erfassten Daten werden über IO-Link, Feldbusse oder Industrial Ethernet an die SPS oder ein Condition Monitoring System übertragen.
→ Siehe auch: Sensor, Condition Monitoring, Predictive Maintenance, MEMS-Sensoren, Zustandsüberwachung
