handling - Fachportal für Handhabungstechnik, Fabrikautomation, Intralogistik

HandhabungstechnikNimmermüde Werkstückdetektive

Objektbeobachtung mit Sensoren
sep
sep
sep
sep
Handhabungstechnik: Nimmermüde Werkstückdetektive

Modernes Produzieren hat zunehmend auch die Reserven auszuschöpfen, die noch im Stofffluss (Werkstückfluss) stecken. Die Werkstückbereitstellung in Teilefertigung und Montage ist ein beachtlicher Kostenfaktor und sie wird deshalb Schritt für Schritt in die Automation einbezogen. Doch kann man darauf vertrauen, dass immer alles zum rechten Zeitpunkt wohlgeordnet an der richtigen Stelle eintrifft? Vertrauen ist gut, aber Kontrolle ist besser und die wird mit Sensortechnik ausgeführt. Automation ist ohne Sensoren nicht erreichbar.

Orientierungskontrolle

Werkstücke können im Zuführprozess unterschiedliche Orientierungen einnehmen. Nach dem Ordnen ist alles einheitlich ausgerichtet. Oder doch nicht? Es gelingt mitunter einzelnen Teilen, besonders wenn freies Fallen im Ablauf nicht zu umgehen ist, aus der schon vorhandenen Ordnung auszubrechen. Überschlägt sich eine Schraube im Zuführkanal, dann befindet sich der Kopf an der falschen Stelle und der Einschraubvorgang ist gestört. Es kommt zu unangenehmen Zwangspausen. Das Bild 1 zeigt nun einen analogen Ringsensor, durch den ein Zuführschlauch geführt wurde. Fallende Schrauben erzeugen bei unterschiedlicher Größe jeweils ein charakteristisches Ausgangssignal, so dass sie unterscheidbar sind, selbst wenn die Schrauben schlecht geführt werden. Bei entsprechender Auswertung in der Steuerung kann auch die Orientierung (Kopf oder Gewinde voran) erkannt werden. Die Ringsensoren erhält man mit Ringdurchmessern von sechs bis 100 Millimeter und die Teilegeschwindigkeiten dürfen durch die sehr kurze Ansprechzeit bis zu 35 Meter je Sekunde betragen. Sensoren mit Ringdurchmesser vier Millimeter werden als Drahtbruchsensor eingesetzt. Der Durchlass ist dann mit einem Keramikeinsatz ausgestattet.

Anzeige

Manchmal genügt bereits eine Punktsensorik, um auf ein Startsignal hin die Orientierung vorbeilaufender Objekte festzustellen. Punktsensorik bedeutet, dass nur wenige charakteristische Punkte eines Werkstücks beobachtet werden. Das reicht aus und vereinfacht die datentechnische Auswertung beträchtlich. In Bild 2 wird eine Prüfanordnung vorgestellt. Aus den beiden Signalen (A, B) kann durch deren logische Verknüpfung die Orientierung festgestellt werden. Falschlagenteile werden signalisiert und können ausgegliedert oder gedreht werden. Das wäre der Fall, wenn im Beispiel die Reflexionslichttaster A und B gleichzeitig ansprechen.

Prozesskontrolle

Sensoren werden auch eingesetzt, um Prozessparameter während eines Werkstück- oder Halbzeugdurchlaufs zu kontrollieren. Das kann zum Beispiel die Durchlaufgeschwindigkeit von Bandmaterial sein. Ein Beispiel wird in Bild 3 gezeigt. Mit Hilfe einer Bragg-Zelle wird berührungslos gemessen. Diese Zelle ist ein akusto-optischer Wandler, der das Licht einer Laserdiode in zwei Teilstrahlen aufspaltet und in einem der beiden Strahlen eine Frequenzverschiebung von genau 40 Megahertz erzeugt. Durch Interferenz der Teilstrahlen bilden sich auf der Objektoberfläche helle und dunkle Streifen mit einem bestimmten Abstand ab. Daraus wird die Geschwindigkeit bestimmt und auch die Bewegungsrichtung lässt sich erkennen.

In Bild 4 wird die Applikation eines digitalen RGB-Lichtleitersensors gezeigt, der falsch aufgetragene Dichtungsmasse erkennen soll. Ein Roboter fährt die Trennfläche eines Getriebekastens ab und führt die Auftragsdüse auf einer programmierten Bahn. Der Sensor detektiert Rot/Grün/Blau-Farbelemente und/oder die auftreffende Lichtmenge. Gegenüber herkömmlichen Lichtmengenmessverfahren ist die RGB-Farbelementeerkennung extrem stabil, Entfernungsschwankungen zum Messobjekt werden kompensiert und Vibrationen der Objekte toleriert. Der Messabstand ist groß und der Erkennungsbereich liegt bei 70 Millimeter plus/minus 20 Millimeter.

Objekte abzählen

In der Kleinteilefertigung will man häufig die erzeugten Stückzahlen genau wissen, die ein Automat ausstößt. Oft sollen die Daten auch in eine Betriebsdatenerfassung eingespeist werden. Optoelektronisches Zählen ausgeworfener Teile oder der Einsatz induktiver Sensoren ist bei widrigen Umgebungsbedingungen (Späne, Kühlschmierstoffe) nicht sehr zuverlässig. Die Messung muss auch reaktionsschnell sein. In der Schraubenproduktion werden die Schrauben im Sekundentakt erzeugt. Zählwaagen genügen heute vielfach den Anforderungen nicht mehr (Überproduktion von Auftragsmengen wegen Gewichtstoleranzen). Was kann man tun?

Ein Ausweg wäre der Einsatz eines eigens dafür entwickelten Schwingungssensors. Die Anwendung wird in Bild 5 am Beispiel des Zählens von kleinen Ringen gezeigt, die aus einem Drehautomaten nach dem Abstechen von der Stange kommen. Der Sensor arbeitet taktil und nimmt den Aufprall des Werkstücks auf seine Oberfläche wahr. Der Sensor enthält im Innern ein hochempfindliches piezo-keramisches Element. Die Auswerteelektronik gibt ein dynamisches Schaltsignal an die Steuerung, an eine Zähleinheit (auch Vorwahlzähler) oder die Betriebsdatenerfassung ab. Die Teile sollten aus mindestens 20 Millimeter Höhe fallen. Kleinteile in der Größenordnung von 0,3 bis 5 Gramm werden bei dieser Lösung sicher erfasst. Wenn erforderlich, lassen sich mit Hilfe eines Gummi-Metall-Dämpfers etwaige Maschinenschwingungen vom Sensor fernhalten. Stefan Hesse

Anzeige
Diesen Artikel …
sep
sep
sep
sep
sep

Weitere Beiträge zu dieser Firma

Turck Ultraschallsensoren im Ex-Bereich

Neue Ultraschallsensoren bei TurckKurze Blindzonen

Turck erweitert die High-End-Serie seiner RUU-Ultraschallsensoren mit 3GD-Modellen für den Einsatz in den Ex-Zonen 2 und 22.

…mehr
News: Hans Turck feierte 85. Geburtstag

NewsHans Turck feierte 85. Geburtstag

Mitgründer der gleichnamigen Firma erfreut sich bester Gesundheit

…mehr

Weitere Beiträge in dieser Rubrik

Aventics-Mehrstufenejektoren

Mehrstufenejektor von AventicsHolz, Pappe und Glas einfach greifbar

Aventics hat einen neuen Vakuumerzeuger auf den Markt gebracht: Ab sofort ist der Mehrstufenejektor der neuesten Generation erhältlich. Im Vergleich zur Vorgängerserie ist das modular aufgebaute Produkt leichter, leiser und einfacher im Gebrauch.

…mehr
Dr.-Ing. Karsten Weiß

Trends in der Greiftechnik.3 Fragen an … Dr. Karsten Weiß

Intelligente vernetzte Greifsysteme oder Sicherheitsaspekte sind Zukunftsthemen in der Greiftechnik. Wie Weiss Robotics auf diese Trends eingestellt ist, erklärt Dr. Karsten Weiß.

…mehr
Afag-Aflex

Intelligente Zuführkomponente von AflexSchüttgut zeitoptimiert separieren

Afag präsentiert auf der Hannover Messe Lösungen für die Automationsindustrie. Neben verschiedenen Handlingsystemen ist die flexible Standard-Zuführkomponente Aflex zu sehen, die komplexe Anforderungen beim Zuführen von Kleinteilen erfüllt. 

…mehr
Anzeige

Neue Stellenanzeigen

Anzeige