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01 Die Lagerichtigkeit eines Bauteils innerhalb eines Kupplungsgehäuses überprüft KMS mit Laser-Einweglichtschranken

Sichere Positionierung kleiner Bauteile auf kleinem Raum

02 Die optoelektronischen Sensoren S3Z gibt es mit Hintergrundausblendung, mit sichtbarem LED-Rotlicht, mit Trimmern, mit vierpoligem M8-Stecker oder 2-m-Leitung

Für die Abfrage der korrekten Positionierung und Ausrichtung von Bauteilen werden im Maschinenbau Sensoren eingesetzt, wenn eine mechanische Überprüfung nicht möglich ist. Die Auswahl an entsprechenden Sensoren ist groß. Sie schrumpft jedoch schnell zusammen, wenn für den Einsatz nur wenig Platz zur Verfügung steht oder sehr kleine Bauteile abgefragt werden müssen. Hoch entwickelte Sensoren übersteigen schnell das Budget von Maschinenbauern, während es herkömmlichen Lösungen an Präzision mangelt. Optoelektronische Mini-Sensoren helfen hier weiter.

Der baden-württembergische Maschinenbauer KMS Automation GmbH hat sich auf die Bereiche Automatisierung, Spannvorrichtungen sowie LTCC- und Batterietechnik spezialisiert. Das Unternehmen mit Kernkompetenzen in den Bereichen Schaltschrankbau, Elektro- und mechanische Konstruktion sowie Softwareentwicklung setzt auf technisches Know-how für eine modulare Fertigungstechnologie. Es beschäftigt derzeit rund 60 Mitarbeiter am Firmensitz in Waldmössingen sowie im Technology Center Dresden. In Kooperation mit dem Fraunhofer Institut und verschiedenen Universitäten werden im Technology Center Dresden neuen Technologien entwickelt, von der Brennstoffzellenfertigung über den industriellen Tintenstrahldruck bis hin zum Biochip-Laserdruck, Leichtbau oder auch Rapid Prototyping.

Zuverlässige Sensorik im Kompaktformat
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 der Maschinenbauer 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 etwa die Sonnenlichteinstrahlung oder Vibrationen zu ungenauen Abfrageergebnissen führten. Um sicherzustellen, dass das jeweilige Bauteil an der richtigen Position sitzt und nicht wandert oder transportiert wird, entscheid man sich für eine Lösung mit Laser- Einweglichtschranke (Bild 1). Das bewährte, zuverlässige sowie genau definierbare System ermöglicht eine permanente Erfassung der Lagerichtigkeit des Bauteils. Das Problem: Für den Einsatz der Einweglichtschranke stand den Mitarbeitern nur sehr wenig Platz zur Verfügung. Der Sensor musste das Bauteil auf einer Fläche von nur 1 cm² erkennen. Die bisher von KMS verwendeten herkömmlichen Sensoren waren für diese Aufgabe jedoch 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 D. Infantone. Für KMS ist jedoch eine einfache Bedienung sehr wichtig, damit der Kunde mit seiner Maschine intuitiv umgehen und sie gegebenenfalls auch reparieren kann.

Lagerichtigkeit und Typerkennung
Für die Einweglichtschranke setzt KMS den optoelektronischen Mini-Sensor S3Z von Datalogic (Bild 2) ein. Der Sensor überzeugte KMS durch seine geringe Baugröße von 11 mm × 31 mm × 19 mm sowie die hohe Erfassungswiederholbarkeit bei vergleichsweise geringen Kosten. Mit dem feinen Lichtpunkt fragt der Maschinenbauer Position und Lagerichtigkeit für Objekte mit einem Durchmesser von 6 mm ab. Der Sensor erzeugt mit einem Klasse-1-Laser ein LED-Rotlicht. Dadurch wird eine exakte Ausrichtung des Geräts 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.

Fazit
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 D. Infantone. In Zukunft will KMS auch im Bereich 2D- und 3D-Code-Laser für Datamatrix- und Barcodes mit Datalogic zusammenarbeiten. (no)

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Autorin:
Anja Schaber ist Marketing Manager bei der Datalogic Automation S.r.l. Niederlassung Central Europe in Holzmaden. anja.schaber@datalogic.com