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Induktive Sensoren für die automa­tisierte Montage

01  Sensoren bringen den Rundschalttisch zum Stillstand, sobald die Teile für den nächsten Vorgang korrekt positioniert sind

01  Sensoren bringen den Rundschalttisch zum Stillstand, sobald die Teile für den nächsten Vorgang korrekt positioniert sind

02  Die Induktivsensoren C23 Full Inox wurden für anspruchsvolle Anwendungen entwickelt

02  Die Induktivsensoren C23 Full Inox wurden für anspruchsvolle Anwendungen entwickelt

03  Die induktiven Sensoren der Baureihe C23 Full Inox kommunizieren über ihre IO-Link-Schnittstelle mit einer anlagenweiten Steuerungsebene

03  Die induktiven Sensoren der Baureihe C23 Full Inox kommunizieren über ihre IO-Link-Schnittstelle mit einer anlagenweiten Steuerungsebene

Bei der hochvolumigen Montage von Konsumgütern in automatisierten Anlagen minimieren induktive Sensoren Ausfallzeiten und gewährleisten eine fehlerfreie Montage. Bei jeder Prozessstufe erfassen sie die Präsenz und Position von Geräten oder Komponenten und stellen sicher, dass die Teile korrekt ausgerichtet und für den nächsten Vorgang bereit sind. Die Sensoren müssen präzise und flexibel sein. Zudem bietet eine IO-Link-Schnittstelle die Vorteile der digitalen Kommunikation, ohne die Notwendigkeit für spezielle Verkabelung.

Konsumgüterhersteller fordern eine zuverlässige Automatisierung und Maschinensteuerung, um Montagefehler zu beseitigen und die Effizienz zu steigern. Zu den Aufgaben zählen zum Beispiel die Präsenzerfassung, um bei einem Stapelanleger den Kassettenwechselzyklus auszulösen, die Posi­tionskontrolle eines Rundschalttisches (Bild 1), die Greiferkontrolle eines Pick-and-Place-Automaten und die Präsenzüberwachung einer Förderanlage.
Die für anspruchsvolle Anwendungen entwickelten ­Induktivsensoren C23 Full Inox (Bild 2) von Contrinex bieten eine vielseitige, kostengünstige und zuverlässige Lösung. Hergestellt in V2A/AISI-316L-Edelstahl und mit Schutzart IP68/IP69K sind diese bündig einbaubaren induktiven Miniatursensoren für harte Einsatzumgebung geeignet. Ein Industrie-Standard-Ausgang als PNP oder NPN mit entweder einem PUR-Kabel oder einem M8-Pigtail-Stecker sorgt für Flexibilität. Zudem wird das standardisierte Protokoll IO-Link für die serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung von Sensoren und Aktoren ohne Aufpreis integriert. Somit bieten sie die Vorteile der digitalen Kommunikation ohne die Notwendigkeit für spezielle Verkabelung.

Vielseitige Anwendungen
Stapelanleger liefern Grundplatten, Leiterplatten und sonstige planare Baugruppen an Montagelinien. Jeder Stapelanleger hält eine vertikale Kassette mit bis zu 50 Einzelteilen, wobei ein einziger induktiver Sensor den Stand jeder Kassette überwacht. Sobald der letzte Teil aus dem Stapelanleger entladen wird und die Kassette in ihre Endposition geht, schaltet der Sensor und löst den Kassettenwechselzyklus aus. Die bündig einbaubaren induktiven Sensoren C23 verfügen dank ihres Schaltabstands bis 7 mm über ein ausreichendes Betriebsspiel, um das Risiko mechanischer Kollision zu minimieren.
Förderer bringen einen kontinuierlichen Strom von Teilen zu einem Rundschalttisch, die sie der Reihe nach an jede Montagestation transportiert. Beim Drehen des Tisches wird seine Winkelposition durch Sensoren genau erkannt, die rundherum in exakten Abständen montiert sind und ihn zum Stillstand bringen, sobald die Teile für den nächsten Vorgang korrekt positioniert sind. Dank der Schaltfrequenz von 180 Hz kann der C23-Sensor hohe Erfassungsgeschwindigkeiten erzielen und einen maximalen Produktionsdurchsatz sichern.
An jeder Montagestation werden Komponenten durch Bestückungsautomaten der Baugruppe hinzugefügt. Spezielle Transportmechanismen – darunter Vakuumheber, elektromagnetische Klemmen und mechanische Greifer – setzen die Teile schnell und genau in die ihnen zugeordneten Positionen ein. Bündig einbaubare induktive Sensoren spielen eine Schlüsselrolle, indem sie den sicheren Verschluss kundenspezifischer Greifer bestätigen, bevor ein anfälliger und hochwertiger Teil angehoben wird.
Nach Abschluss der Endmontage werden die Fertigteile zu einem linearen Fördersystem weitergeleitet. Sie fahren zu den nachfolgenden Verarbeitungsstufen, darunter die Prüf- und Verpackungsprozesse. C23-Sensoren, die direkt oberhalb des Fördersystems montiert sind, erkennen jede Einheit beim Vorbeifahren. Bei dieser Prüfung wird nicht nur das Vorhandensein eines montierten Teils an der erwarteten Höhe oberhalb vom Förderband bestätigt, sondern auch der Durchsatz gemessen, indem eine Zählschaltung im Kundensteuersystem aktiviert wird.
In automatisierten Montageanlagen ist der Dauerbetrieb normal. Zuweilen sind trotzdem kleinere Anpassungen oder Werkzeugänderungen notwendig. ­Serviceluken, die in nicht-sicherheitskritischen Bereichen eingebaut sind, ermög­lichen es dann dem Wartungstechniker, solche Aufgaben zu erledigen, ohne die Produktion anlagenweit zu unterbrechen. Dank den Sensoren, die um den ­Umfang einer Luke in Abständen montiert sind, werden im Fall einer nicht vollständig gesicherten Öffnung entsprechende Warnsignale verlässlich aktiviert.

Vernetzung über IO-Link
Die PNP-schaltenden induktiven Sensoren der Baureihe C23 Full Inox verfügen dank ihrer IO-Link-Schnittstelle über die Fähigkeit, aus der Ferne mit einer anlagenweiten Steuerungsebene zu kommunizieren (Bild 3). Die Sensoren sind auf einfache Integration ausgelegt und mit sämtlichen IO-Link Master-Versionen kompatibel. Somit lassen sich der Set-up und die Diagnosefunktionen zentral durchführen. Nach dem Abfragen gibt ein Sensor seine Hersteller- und Produkt-ID zurück, sodass Systemintegratoren aus der Ferne ermitteln können, ob der richtige Sensor am richtigen Platz ist. Die Sensoren verfügen zusätzlich über eine abrufbare Selbsttest-Funktion, die die volle Leistung zu allen Zeiten bestätigt.
Für die induktive Baureihe C23 gehört die Ferneinstellung des Ausgangsmodus abwechselnd als Schließer oder Öffner zur Standardfunktion des IO-Link-Protokolls. System­entwickler haben auch die Möglichkeit das Ausgangssignal zu ändern. Durch die Verzögerung des Schaltimpulses können alle Laufzeiten zwischen Sensor und Betätigungspunkt berücksichtigt werden, während durch die Impulsverlängerung sichergestellt werden kann, dass Slave-Geräte mit längeren Reaktionszeiten, auch bei hohen Durchsatzraten, zuverlässig schalten.
Schlussendlich bietet jeder Sensor eine Kontrolle des Ausgangszustands, die anhand seiner werkseitigen Konfiguration
abgeleitet wird. Wenn das Ausgangssignal eines Sensors außerhalb eines Bereichs liegt der einem Schaltabstand von 80 % bis 100 % des Nennwerts entspricht, wird ein Alarm-Flag ausgelöst und somit die Notwendigkeit einer Kontrolle hervorgehoben. (mh)

Pierre-Yves Dénervaud ist als Head of Inter­national Product Management für die Contrinex AG tätig. pierre-yves.denervaud@contrinex.com

Pierre-Yves Dénervaud ist als Head of Inter­national Product Management für die Contrinex AG tätig. pierre-yves.denervaud@contrinex.com