Vier Jobs, ein Sensor: 2D-Profilsensoren als Multitool im Maschinenbau
Smarte 2D-Profilsensoren liefern Koordinaten direkt an die Steuerung, reduzieren den Engineering-Aufwand und erhöhen die Prozesssicherheit
Holger Thissen, PR-Manager
Von Bahnkantensteuerung bis Kantenqualität: Smarte 2D-Profilsensoren sind im Handumdrehen einsatzbereit und vielseitig einsetzbar. In diesem Artikel stellen wir vier Beispiele aus der Praxis vor, in denen 2D-Profilsensoren sowohl nutzerfreundliche als auch kosteneffiziente Lösungen ermöglichen.
d Wo genau liegt das Objekt am Band? Wie hoch ist es? Verläuft die Kante gleichmäßig? In vielen automatisierten Prozessen braucht es diese Informationen für eine reibungslose Fertigung. Um diese Daten zu erfassen, kommen meist optische, induktive oder Ultraschallsensoren zum Einsatz, gelegentlich Kameras. Eine vielseitige, weniger bekannte Alternative sind smarte 2D-Profilsensoren.
Anwendung 1: Automatische Sandwich-Linie
Auf einer vollautomatischen Sandwich-Linie werden jede Stunde mehr als 70 Sandwiches mit Wurst und Käse belegt. Die Anlage ist eine Kombination mehrerer Einzelsysteme des Unternehmens Weber Maschinenbau, das auf Aufschnittsysteme für die Lebensmittelindustrie spezialisiert ist. Der smarte Baumer 2D-Profilsensor OXM erkennt hier in den einzelnen Maschinensegmenten die Lage der Brote sowie die Position der Wurst- und Käsescheiben.
Der Brot-Roboter muss beispielsweise wissen, wie hoch das Brot ist, wo sich dessen Mitte befindet (längs und quer) und ob es eventuell schräg auf dem Band liegt. All diese Informationen liefert der OXM durch integrierte Mess- und Auswertefunktionen. Das bedeutet, dass die gesamte Berechnung der Messwerte im Sensor erfolgt. Der smarte Profilsensor liefert die errechneten Koordinaten schon in der gewünschten Einheit, zum Beispiel Millimeter. Im Fall der Sandwich-Linie misst der OXM die Höhe und sämtliche Kanten des Brotes und berechnet daraus die Brotmitte. So können die Sauggreifer die obere Hälfte an der idealen Stelle beschädigungsfrei abheben.
Der 2D-Profilsensor ermittelt in der automatischen Sandwich-Anlage ebenfalls die seitliche Position und die Höhe der Wurst- und Käsescheiben auf dem Band, damit ein Greifer die Beläge passgenau auf der unteren Brothälfte platzieren kann. Diese Funktionalität nutzt Weber nicht nur für die Sandwich-Anlage, sondern auch für seine Slicer, die Aufschnitt schneiden, portionieren und in optimaler Form für den Verpackungsprozess bereitstellen. Hierbei liefert der Sensor die Positionsdaten, um Salami-, Schinken oder Käsescheiben seitlich exakt auszurichten. Das ist notwendig, damit die Lebensmittel beim Verpacken immer an der gleichen Position eingelegt werden können.
Sehr leicht integrierbar
Warum setzt Weber Maschinenbau bei der Sandwich-Linie auf den smarten 2D-Profilsensor OXM? «Für uns ist wichtig, dass wir keinen großen Aufwand mit der Integration des Sensors haben. Der OXM liefert die Positions- und Lageinformationen ohne zusätzlichen Controller gleich an die Maschinensteuerung. Er ist kompakt, schnell angeschlossen und lässt sich über das intuitive Webinterface einfach parametrieren», begründet Marco Nichau, Leiter Produktgruppe Automatisierung bei Weber Maschinenbau, die Entscheidung. Zudem eigne er sich sehr gut für die Sandwich-Linie, weil er oberflächenunabhängig und fremdlichtsicher funktioniere, und das bei gutem Preis-/Leistungsverhältnis. «Die Leistungsfähigkeit und einfache Handhabung der smarten Baumer Profilsensoren waren in Verbindung mit dem kompetenten und reaktionsschnellen Support ausschlaggebend für unsere Wahl», so Marco Nichau.
Anwendung 2: Bahnkantensteuerung in Schneidemaschinen
Ein bewährtes und schnell einsatzbereites Tool ist der OXM auch bei Positionieraufgaben wie der Bahnkantensteuerung von Stoffbahnen, Platten, Papierbahnen oder Förderbändern. Gerade bei engem Bauraum und wenn hohe Konstruktionsfreiheit gefragt ist, eignet sich der 2D-Profilsensor mit seiner kompakten Bauform und dem Kabelkonzept Power over Ethernet (PoE). Da der OXM nur ein Kabel für Datenübertragung und Stromversorgung benötigt, reduziert er Verbindungsaufwand und vermeidet überflüssige Kabel.
Anwendung 3: Positionskontrolle zum punktgenauen Abstapeln
Auch wenn Anwendungen sehr hohe Präzision und Geschwindigkeit erfordern, liefert der OXM schnell und mit einer Auflösung von bis zu fünf Mikrometern die benötigten Koordinaten, wie bei diesem Beispiel: Ein Roboter legt Bögen (aus Karton, Schaumstoff, Carbon oder ähnlichem) von einem Palettenstapel auf einen Schneidplotter. Dort werden sie zurechtgeschnitten. Dabei ist es wichtig, dass die Bögen auf dem Schneidplotter immer genau gleich positioniert werden. Der OXM erfasst die Kanten der Bögen und gibt die Koordinaten an die Steuerung weiter. Mit dieser Information kann der Greifer jeden Bogen immer an die exakt gleiche Position auf das Band des Schneidplotters legen.
Anwendung 4: Qualitätskontrolle von Kanten
Smarte Profilsensoren wie der OXM eignen sich ebenfalls, um die Qualität von Kanten zu prüfen. In einem Anwendungsfall kontrollieren mehrere OXM die seitlichen Kantenprofile von Bodenplatten, indem sie prüfen, ob Nut und Feder einwandfrei gefertigt sind. Dazu erfassen die Sensoren deren Höhenprofile und prüfen so die Maßhaltigkeit. Bei dieser Applikation kommen pro Seite zwei Sensoren zum Einsatz, damit Abschattungen von dem jeweils anderen Sensor erfasst werden können. Für den Anlagenbauer war bei der Sensorwahl wichtig, dass der OXM aufgrund integrierter Auswertefunktionen gleich das Messergebnis liefert und sehr einfach in das Anlagenkonzept integrierbar ist. Die Kommunikation erfolgt über IO-Link. Die Kantenkontrolle hat noch einen willkommenen Nebeneffekt: Der smarte Profilsensor erkennt anhand eines sich ändernden Höhenprofils frühzeitig Werkzeugverschleiß.
