Qualitätsprüfung Messverfahren zur Qualitätsprüfung von Temperatursensoren

An einem praktischen Beispiel eines Universalmotors wird veranschaulicht, wie mithilfe eines indirekten Messverfahrens der Aufwand für die Qualitätsprüfung der Temperatursensorik sinkt und wie auf dieser Basis die Qualitätssicherung bei Anpassungen im Fertigungsprozess zuverlässig erfolgen kann.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

SAB Bröckskes GmbH & Co KG

JESSBERGER GmbH

ESB Business School Reutlingen University

Elektrowerkzeuge müssen unter einem breiten Anwendungsspektrum langlebig und zuverlässig sein. Genau diesem Zweck dient die temperaturbedingte Abschaltung im jeweils eingebauten Universalmotor. Sie verhindert eine Überlastung des Gerätes, ohne die Leistung zu reduzieren und die Einsatzdauer zu begrenzen, denn bei Elektrowerkzeugen besteht die Gefahr der Überhitzung durch übermäßige Belastung, die zu irreversiblen Motorschäden führen kann.

Das Unternehmen Festool entwickelt, produziert und vertreibt Elektrowerkzeuge für den professionellen Anwender. Bei den Produkten dieses Herstellers verhindert eine temperaturbedingte Abschaltung, dass die Motorwicklungen „durchbrennen“. Um sicherzustellen, dass die Geräte abschalten, wird ein Kaltleiter, auch PTC-(Positive-Temperature-Coefficient-)Sensor genannt, als Temperatursensor in die Wicklung eingebracht.

Kaltleiter ist ein unkompliziertes Temperaturüberwachungsglied

Ein Kaltleiter ändert bei Überschreitung einer gegebenen Grenztemperatur schlagartig seinen elektrischen Widerstand. Die Steuerungselektronik des Werkzeugs erkennt diese Widerstandsänderung und schaltet den Motor ab. Der Kaltleiter reagiert bei Überschreitung der Grenztemperatur schnell und zuverlässig und ist damit ein einfaches und unkompliziertes Überwachungsglied.

Die temperaturbedingte Abschaltung ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal, das bei Festool während der Serienproduktion der Universalmotoren regelmäßig kontrolliert wird. Eine starke Streuung der Abschaltungstemperatur bedeutet, dass die Motoren unterschiedliche maximale Leistungen erreichen. In einem Extremfall ist die maximale Leistung unzureichend für die Kunden, im anderen der Motor nicht ausreichend geschützt.

Ermittlung der Wicklungstemperatur bisher aufwendig und langwierig

Um die Wicklungstemperatur beim Auslösen des PTC-Sensors zu ermitteln, wurde in der Vergangenheit die fertige Maschine auf einer Einrichtung getestet, welche die alltägliche Belastung nachbildet. Die Wicklungstemperatur wird dabei durch Thermoelemente, die in die Wicklung eingeklebt werden, gemessen. Diese Prüfeinrichtung wirkt wie eine Bremse, bei der eine konstante Belastung und eine definierte Drehzahl eingestellt werden.

Zeitaufwand und Kosten für dieses Verfahren sind jedoch sehr hoch: Zum einen wird dafür eine komplett montierte Maschine benötigt, zum anderen ein teurer Prüfstand blockiert, der während der Messung nicht für andere wichtige Aufgaben verfügbar ist. Außerdem nimmt dieses Messverfahren bis zu vier Arbeitsstunden einer qualifizierten Arbeitskraft in Anspruch.

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