Gabellichtschranken sind Klassiker, wenn es darum geht, Objekte zu erfassen. Nach dem Prinzip einer Einweglichtschranke erkennen sie Kleinteile auch bei schnellen Bewegungsabläufen sehr präzise. Zahlreiche Baugrößen und unterschiedliche Lichtarten machen sie zu wahren Multitalenten.

Das Unternehmen SIM Automation mit Sitz in Heiligenstadt produziert seit über 50 Jahren Sondermaschinen und hat sich dabei auf die Entwicklung und Fertigung von individuellen, kundenspezifischen Komplettlösungen fokussiert. Diese umfassen Prozessentwicklung, Projektierung und den Bau von schlüsselfertigen Montageanlagen, Handling-, Prüf- und Inspektionssystemen sowie kompletten Produktionslinien, inklusive eigener Zuführtechnik. Die Herausforderung stellt hierbei das zuverlässige Montieren und Zusammensetzen von sehr kleinen Komponenten mit hoher Geschwindigkeit dar.
Seit mehr als 25 Jahren setzen die Konstrukteure von SIM Automation auf die Produkte des Sensorspezialisten Balluff. Vor allem die Baureihe der Gabellichtschranken hat sich als Standard herausgebildet und bewährt. Die Vorteile dieser Sensoren kommen bereits bei der Anlagen-Konstruktion zum Tragen: Bei optischen Sensoren lässt sich eine Abweichung zwischen mechanischer Achse des Gehäuses und optischer Achse prinzipbedingt nicht vermeiden. Bei Gabellichtschranken hingegen entspricht die mechanische Achse zwischen Sender und Empfänger immer auch der optischen Achse. Dieser Lichtweg kann wie eine Linie direkt in die Anwendung hinein konstruiert werden. Die hohe optische Auflösung bis 50 µm und eine Wiederholgenauigkeit bis 10 µm ermöglichen es, die Baureihe optimal in die Maschine einzubinden.

Lichtarten für jede Anforderung

Schon früh setzte SIM Automation Gabellichtschranken mit einer PinPoint-LED als Standard ein. Diese haben im Vergleich zu normalen Rotlicht-LEDs einen sehr kleinen, präzisen Lichtfleck, der auch bei großen Gabelweiten noch gut sichtbar ist. Dadurch wird das Ausrichten zum Objekt erleichtert. Als einer der ersten Anwender entschied sich SIM vor gut sechs Jahren, diese Variante im Serieneinsatz zu verwenden.
Zudem kann SIM auf Sensoren mit Infrarotlicht zurückgreifen, deren Einsatz sich vor allem in verschmutzten Bereichen bewährt hat. Denn ihr Licht ist stark genug, um angelagerte Schmutzschichten auf den Flächen von Sender und Empfänger zu durchdringen. Besteht die Anforderung zur Abfrage nach sehr kleinen oder hochpräzisen Teilen, kommt die Laser-Variante zum Einsatz. Diese ist gegenüber den Standardvarianten mit Rotlicht oder PinPoint wesentlich schneller, genauer und damit speziell für Kleinstteile geeignet. Alle Varianten einer Baugröße haben dabei die gleichen Außenabmessungen - unabhängig davon, ob es sich um die PinPoint-, Rotlicht-, Infrarot- oder die Laserausführung handelt. Ein Austausch beziehungsweise die Optimierung während der Inbetriebnahme bezüglich der Lichtart oder Performance ist daher leicht möglich.
Bei Aufbau und Montage der Maschinen spielen die Gabeln vor allem durch das einfache Ausrichten zum Objekt und das robuste Metallgehäuse ihre Vorteile aus. Laut den Erfahrungen von SIM ist es insbesondere die mechanische Robustheit der Gabeln, die der Endanwender schätzt. Sollte dennoch ein Austausch notwendig sein, so gilt: Stecker ab - Gabel abschrauben - neue Gabel anschrauben - Stecker anschließen - fertig. Ein neues Ausrichten oder Einstellarbeiten entfallen, sodass es zu keinem Zeitverlust kommt.
Hinsichtlich Baugröße kann der Konstrukteur aus einem Spektrum von neun verschiedenen Gehäuseabmessungen mit Gabelweiten von fünf bis 220 mm auswählen. Genormte Befestigungsbohrungen ermöglichen standardisierte, kosteneffektive Montagekonzepte. Zudem kann für die Gabellichtschranken das Balluff-Montage-System BMS eingesetzt werden, sodass sich der Sensor in jede gewünschte Richtung schwenken und in der optimalen Position stabil fixieren lässt.

Der Sensor für viele Anwendungen

In der Zuführtechnik werden Gabellichtschranken verwendet, um Einzelteile während des Sortier- und Ausrichtvorganges zuverlässig zu detektieren. Dabei ist einerseits sicherzustellen, dass immer genügend Teile für den weiteren Montageprozess zur Verfügung stehen, andererseits darf es aber nicht zu Stockungen oder einem Stau kommen. Die hohe Fördergeschwindigkeit und die geringe Größe der Einzelteile stellen hohe Anforderungen an die Leistung der verwendeten Sensoren. Mit einer Schaltfrequenz von bis zu 5 kHz können die Gabellichtschranken diese Aufgabe verlässlich umsetzen.
Komplizierte Montagevorgänge stellen wiederum andere Anforderungen an die verwendete Sensorik. Komplexe Baugruppen bestehen aus zahlreichen Einzelteilen wie der O-Ring in einer Kanüle oder Federn und Stifte in einem elektrischen Modul. Die Gabellichtschranken von Balluff prüfen, ob alles an seinem Platz ist und kein Bauteil vergessen wurde. Viele Sensoren auf engem Raum erfordern auch, dass jeder Sensor nur so viel Platz einnimmt wie nötig. Bei den Gehäuseabmessungen verzichtet Balluff auf jeden unnötigen Millimeter - so beträgt der Abstand zwischen Lichtaustritt und Schenkelende vier Millimeter.
Ein Hauptaugenmerk von SIM Automation liegt auf Automatikzellen mit kompakten Zuführ- und Handlingmodulen. Mehrere automatische Zuführeinheiten sind auf engem Raum kombiniert - und gerade hier sitzen die Sensoren und andere Komponenten dicht an dicht. Das heißt, es bleibt wenig Platz, um Sensoren zu installieren und zu justieren. Bei Gabellichtschranken sind Sender und Empfänger in einem U-förmigen Gehäuse montiert und damit schon ab Werk optimal aufeinander ausgerichtet. Das macht eine zeitaufwändige und komplizierte Justage in der Anlage vor Ort überflüssig. Zusätzlich hat der Anwender die Gewissheit, dass bei jeder eingesetzten Gabellichtschranke die Lichtstrahlgeometrie den Vorgaben entspricht und damit auch die geforderten, oft sehr engen Toleranzen bei der Objektzuführung und -positionierung in jeder Anwendung zuverlässig erreicht werden.

Umfangreiches Opto-Portfolio

Neben den Gabellichtschranken verwendet die Firma SIM Automation noch weitere optoelektronische Sensoren aus dem Opto-Portfolio von Balluff in ihren Montageanlagen. Vor allem die Baureihe BOS Q08 hat sich als flexible Gabellichtschranke bewährt. Der Abstand von Sender und Empfänger kann individuell an die mechanischen Gegebenheiten angepasst werden. Auch in diesem Sensor kommen, neben der Laser-Variante, hauptsächlich die PinPoint-LEDs zum Einsatz. Selbst schwierige Einbausituationen lassen sich so bewältigen und ermöglichen eine Objekterkennung an der geforderten Position in der Anlage.