Mini-Sensor

Kleiner, präziser Asiate

Einweglichtschranke sorgt für Lagerichtigkeit und Typerkennung im Kupplungsgehäuse. Für die Abfrage der korrekten Positionierung und Ausrichtung von Bauteilen werden im Maschinenbau Sensoren eingesetzt, wenn eine mechanische Überprüfung nicht möglich ist.

Maschinenbauer müssen oft mit Platzproblemen innerhalb der Maschine leben. Da sind kleine Bauteile von Vorteil. Datalogic liefert einen Mini-Sensor innerhalb einer Lichtschranke für die Ausrichtung von Bauteilen. (Foto: Datalogic)

Die Auswahl an Sensoren zum Positionieren und Ausrichten ist groß. Sie schrumpft jedoch schnell zusammen, wenn für den Einsatz nur wenig Platz zur Verfügung steht oder sehr kleine Bauteile abgefragt werden müssen. Hochentwickelte Sensoren übersteigen schnell das Budget von Maschinenbauern, während es herkömmlichen Lösungen an Präzision mangelt. Vor dieser Herausforderung stand auch KMS Automation. Der baden-württembergische Maschinenbauer, der sich auf die Bereiche Automatisierung, Spannvorrichtungen sowie LTCC- und Batterietechnik spezialisiert hat, arbeitet mit einer Lösung, die den Anforderungen seiner Kunden nach einer präzisen Positionierung besonders kleiner Bauteile gerecht wird. KMS Automation beschäftigt derzeit rund 60 Mitarbeiter in Waldmössingen sowie im Technology Center Dresden. Das Unternehmen mit Kernkompetenzen in den Bereichen Schaltschrankbau, Elektro- und mechanische Konstruktion sowie Softwareentwicklung setzt auf technisches Know-how für eine modulare Fertigungstechnolgie. Da sich KMS auf den Bau von Sondermaschinen nach spezifischen Kundenvorgaben spezialisiert hat, kommt der Forschungseinrichtung in Dresden eine besondere Bedeutung zu. In Kooperation mit dem Fraunhofer Institut und verschiedenen Universitäten werden in Dresden neue Technologien entwickelt – von der Brennstoffzellenfertigung über den industriellen Tintenstrahldruck bis hin zum Biochip-Laserdruck, Leichtbau oder auch Rapid Prototyping.

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Für den Bau von Unikaten oder Prototypen setzt KMS häufig Sensoren in unterschiedlichen Bereichen ein. Für die Überprüfung eines Bauteils hinsichtlich der Lagerichtigkeit innerhalb eines Kupplungsgehäuses, das im Automobilbereich bei der neuesten Generation von Automatikgetrieben eingesetzt wird, suchte KMS nach einem kleinen Sensor mit kompakten Maßen, der sich zudem ohne große Umstände implementieren lässt. Eine Abfrage des Bauteils über mechanische Stößel war aufgrund von Füge- und Dichtprozessen nicht möglich. So entschied sich das Unternehmen für eine Konturabfrage mittels Laser. Zunächst nahm KMS die Bauteilabfrage über Einweglichtreflextaster vor. Allerdings erwies sich diese Methode als unzuverlässig, da äußere Faktoren wie die Sonnenlichteinstrahlung oder Vibrationen zu ungenauen Abfrageergebnissen führten. KMS musste jedoch sicherstellen, dass das jeweilige Bauteil an der richtigen Position sitzt und nicht wandert oder transportiert wird. Daher entschied man sich für eine Lösung mit Laser-Einweglichtschranke, da es sich hierbei um ein bewährtes und zuverlässiges sowie genau definierbares System handelt. Durch eine permanente Bauteilabfrage sollte die Lagerichtigkeit des Bauteils sichergestellt werden. Das Problem: Für den Einsatz der Einweglichtschranke stand den Mitarbeitern nur wenig Platz zur Verfügung. Der Sensor musste das Bauteil auf einer Fläche von nur einem Quadratzentimeter erkennen. Die herkömmlichen Sensoren, die KMS verwendet, waren für diese Aufgabe zu groß.

Neben den Abmessungen des Sensors spielten auch die Kosten eine entscheidende Rolle. „Für solche Zwecke kann man auf Lichtleitertechnik oder Kamerasysteme zurückgreifen“, erklärt Daniel Infantone, Leiter der Elektrowerkstatt bei KMS. Solche Lösungen mit extrem kleinen Sensoren haben jedoch ihren Preis. Sie können bis zum Zehnfachen eines herkömmlichen Sensors kosten. „Außerdem sind der Einbau und die Ausrichtung sehr aufwendig“, ergänzt Infantone. Für KMS ist jedoch eine einfache Bedienung sehr wichtig, damit der Kunde mit seiner Maschine auch intuitiv umgehen und sie gegebenenfalls auch reparieren kann.

Bei den Sensoren geht es nicht nur um Größe: Die Maschinenbauer sind preissensibel und suchen nach günstigen Möglichkeiten, natürlich bei gleichzeitig hoher Qualität. (Foto: Datalogic)

Lagerrichtigkeit und Typerkennung
Für die Einweglichtschranke setzt KMS den optoelektronischen Mini-Sensor S3Z von Datalogic ein. Der Sensor überzeugte KMS durch sein asiatisches Kleinformat von elf mal 31 mal 19 Millimeter und die hohe Erfassungswiederholbarkeit bei vergleichsweise geringen Kosten. Mit dem feinem Lichtpunkt fragt der Maschinenbauer Position und Lagerichtigkeit für Objekte mit einem Durchmesser von sechs Millimetern ab. Der Sensor erzeugt mit einem Klasse-1-Laser ein LED-Rotlicht. Dadurch wird eine exakte Ausrichtung des Gerätes ermöglicht, was die Einstellung und Einrichtung des Sensors erleichtert. Um trotz des geringen Platzes überprüfen zu können, ob das Bauteil richtig sitzt, setzt KMS den Sensor zur Höhenerkennung ein. Darüber hinaus nutzt der Maschinenbauer den S3Z inzwischen auch für die Typerkennung von Bauteilen. Kupplungsgehäuse besitzen auf verschiedenen Ebenen unterschiedliche Nuten, die per Sensor abgetastet werden. Dafür werden drei bis vier Sensoren übereinandergestapelt, deren Laser entweder auf eine Nut treffen oder nicht.

Auch wenn KMS beim Bau von Sondermaschinen jedes Mal auf die spezifischen Forderungen der Kunden eingehen und diese umsetzen muss, versucht das Unternehmen aus Effizienzgründen so weit wie möglich auf gleiche Bauteile und Technik zurückzugreifen. Daher ist der Maschinenbauer stets auf der Suche nach Produkten, die er variabel einsetzen kann. „Mit dem S3Z von Datalogic haben wir einen sehr flexiblen und kostengünstigen Sensor für unsere Ansprüche gefunden“, erklärt Werkstattleiter Infantone. In Zukunft will KMS auch im Bereich 2D- und 3D-Code-Laser für Datamatrix- und Barcodes mit Datalogic zusammenarbeiten.   bw

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