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Ausgewählte Ausgabe: 04-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Kompakte Sensorlösung sorgt für hohe Qualität in der manuellen Fertigung

Es muss nicht immer hochkomplexe Technik sein, die im Mittelpunkt einer nutzbringenden Applikation steht. Bestes Beispiel hierfür ist ein Automobilzulieferer, der mit einer einfachen, dafür aber effektiven Sensorlösung an einer manuell zu bedienenden Presse einen Fertigungsprozess mit Null-Fehlertoleranz realisierte.


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Bild 1.
Der Auftrag aus der Automobilindustrie umfasste die Fertigung des Stahlblechbauteils zur Aufnahme von Leiterplatten für ein Navigationssystem, inklusive einzupressender Stehbolzen.

Die Bade und Rinscheid Metallwarenfabrik GmbH ist ein Hersteller von umformtechnischen Teilen, vor allem für die Automobilindustrie. „Kaum ein Pkw oder Lkw ist heutzutage ohne eines unserer Produkte unterwegs. Wir stellen Präzisionsstanzteile vorwiegend aus Aluminium, Edelstahl und Federstählen in Großserien her, wobei unsere Kernkompetenzen auf der Umformtechnik für Anwendungen im Elektronikbereich, in der Kabelführung und bei der Integration von Metallen in intelligenten Lösungen zur Vibrations- und Schallreduktion liegen“, beschreibt Christian Dröge, Technischer Meister, das Fertigungsspektrum des Unternehmens mit Sitz in Olpe im Sauerland.
Zu einem der jüngsten Aufträge gehört die Fertigung eines Stahlblechteils zur Aufnahme von Leiterplatten für ein Navigationssystem. Hierzu müssen von der Unterseite des Bauteils „Stehbolzen“ eingepresst werden, Bild 1. Für das Einpressen der Bolzen lohnt sich bei der erwarteten Jahresstückzahl nach Auffassung von Dröge die Investition in eine teure komplexere Automationslösung nicht: „Wir haben daher mit einem unserer Zulieferer ein Werkzeug für diese Aufgabe entwickelt, das an einer manuell bedienbaren Presse zum Einsatz kommt. In einem Teil des Werkzeugs müssen vor dem Pressvorgang insgesamt sieben Bolzen per Hand eingelegt werden.“

Engineering: Lösung für eine prozesssichere Produktion gesucht

Manuelle Tätigkeiten bergen immer auch die Gefahr für fehlerhafte Prozesse, wie der technische Meister weiß: „Beim Einlegen der Bolzen besteht das Problem, dass eine Niete vergessen und somit Ausschuss produziert werden könnte. Während der Suche nach einer Sensorlösung, die eine sichere, zuverlässige manuelle Fertigung gewährleistet, haben wir daher ipf electronic zu Rate gezogen.“
Eine gute Entscheidung, wie sich herausstellen sollte, denn nach einem ersten Praxistest „vor Ort“ konnte der Applikationsspezialist aus Lüdenscheid dem Automobilzulieferer rasch eine einfache, aber effektive Lösung präsentieren. Wichtige Bestandteile dieser Lösung sind die optischen Sensoren „OTQ40173“ (siehe auch gelber Infokasten), eine RGB (Rot, Grün, Blau)-Signalleuchte „AO000458“ sowie eine Verteilerinsel, welche die Eingangssignale der optischen Sensoren logisch verknüpfen kann.
Zur Erfassung der per Hand eingelegten Stehbolzen wurden sieben besonders kompakte optische Taster der Reihe OTQ4 an unterschiedlichen Positionen des betreffenden Werkzeugteils so montiert, dass der Bediener an der Stanze ungehindert arbeiten kann. Die Taster verfügen in dieser konkreten Anwendung über eine Tastweite von 50 mm (Lichtfleckgröße: 2 mm) und eine Schaltfrequenz von 1 kHz. Da die Geräte neben den kompakten Abmessungen über eine Hintergrundausblendung verfügen, arbeiten die Sensoren unabhängig von den Reflexionseigenschaften der Objekt-Oberflächen (Farbe, Glanz, Struktur) mit einer exakt definierten Reichweite. Dies gewährleistet, dass nur die gewünschten Objekte erfasst werden und gegebenenfalls dahinterliegende Bauteile sicher ausgeblendet werden.

Logik verknüpft Schaltsignale für RGB-Leuchte

Sind wie gewünscht sämtliche Bolzen in das Werkzeug eingelegt, werden diese zuverlässig von den optischen Tastern erfasst, wobei jedes Gerät ein Ausgangssignal erzeugt. Die weitere Aufgabe bestand darin, diese Information (alle Bolzen vorhanden) möglichst einfach sowie ohne Automatisierungsaufwand zu visualisieren. Um aus den Einzelinformationen der Sensoren ein gemeinsames Signal zu erzeugen, sind sämtliche Sensorsignale über eine Verteilerinsel vernetzt, in der alle Eingänge intern logisch „und“-verknüpft werden. Das bedeutet: Nur wenn alle Eingangssignale an dem Verteiler gleichzeitig anstehen, erzeugt dieser ein Ausgangsschaltsignal.
Das Ausgangs- beziehungsweise Summensignal der Verteilerinsel steuert einen Wechselkontakt an, der je nach Schaltzustand zwei unterschiedliche Signaleingänge der RGB-Signalleuchte mit + 24 V versorgt. Die Leuchte dient letztendlich dazu, dem Anlagenbediener zu signalisieren, ob alle Bolzen im Werkzeug eingelegt wurden oder nicht. Da die sparsame Leuchte (Leistungsaufnahme maximal 8 W) in Schutzart IP54 über einen Abstrahlwinkel von 120° verfügt und das LED-Licht sehr hell ist, konnte sie im hinteren Bereich der Presse – oberhalb des Werkzeugs – installiert werden, um die Tätigkeiten an der Maschine in keiner Weise zu behindern. Dröge fasst die Funktion der Lösung zusammen: „Ist das Werkzeug noch nicht mit Bolzen bestückt, leuchtet die RGB-Leuchte permanent ‚rot‘. Das ist gewissermaßen ihr Dauerzustand.

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Autoren

 Sven Kunze

ist Applikationsspezialist bei ipf electronic in Lüdenscheid.

Optische „Winzlinge“..

... für beengte Bauräume

Die optischen Sensoren der Reihe OTQ4 sind besonders kompakte, stabförmige Geräte in Schutzklasse IP65, die sich vor allem für Anwendungen mit beengten Platzverhältnissen empfehlen. Sie können also auch in Bereichen zum Einsatz kommen, die bislang hauptsächlich Lichtleitern vorbehalten waren. Die Inbetriebnahme dieser mit sichtbarem LED-Rotlicht arbeiten-den Sensoren ist denkbar einfach, da das Ausrichten und Einstellen derGeräte durch den gut erkennbaren Lichtpunkt enorm vereinfacht wird.
ipf electronic GmbH, Kalver Str. 25–27, 58515 Lüdenscheid, Tel. 02351 / 9365-0, Fax -19, E-Mail: info@ipf.de, Internet: www.ipf.de, Hannover Messe: Halle 9, Stand H16

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