Maschinenbau

Bisher waren Spaltmessungen im Inneren der Pumpen wegen der extremen Anforderungen nicht möglich. Die Sensoren müssen sich resistent gegen hohe Drehzahlen, hohe Drücke bis zu 1000 bar und Temperaturen über 100 °C zeigen. Des Weiteren sind die Pumpen äußerst kompakt gebaut, was den verfügbaren Platz zur Integration von Sensorik deutlich einschränkt. Dank kleinster Sensorbauformen und ihrer hohen Druck und Temperaturstabilität sind die induktiven Miniatursensoren der Reihe eddyNCDT prädestiniert für diese Applikation. Im Teststand zur Evaluierung der Pumpen wird daher das Wirbelstrom-Messsystem eddyNCDT 3300, das zu den leistungsfähigsten Systemen weltweit zählt, eingesetzt. Dadurch lassen sich mikrometergenaue Messungen der Spalte realisieren, woraus letztlich Analysen erstellt werden, um die Effizienz von Axialkolbenpumpen zu optimieren.

Das Wegmesssystem SGS 4701 (Spindle Growth System) wurde speziell für den Einsatz in Hochfrequenz-Spindeln entwickelt. Aufgrund der hohen Drehzahl und der Wärmeentwicklung muss die thermische Längenausdehnung der Spindel in Präzisionswerkzeugmaschinen kompensiert werden, um das Werkzeug immer in der definierten Lage zu halten. Der SGS Sensor erfasst die thermische und zentrifugalkraftbedingte Ausdehnung der Spindel. Die Messwerte fließen in die CNC-Steuerung ein und kompensieren die Positionsabweichung.
Das SGS 4701 arbeitet nach dem Wirbelstromprinzip, wodurch die Messung berührungslos und verschleißfrei erfolgt. Das Messverfahren ist zudem unempfindlich gegenüber Störeinflüssen wie Hitze, Staub und Öl.

In Hochleistungs-Werkzeugmaschinen werden zur Überwachung der Spannposition oftmals Initiatoren und Schaltringe verwendet, die ein Schaltsignal liefern. Diese müssen jedoch aufwändig justiert und eingestellt werden. Eine wesentliche Vereinfachung bieten analoge Sensoren aus der LVP Sensorserie von Micro-Epsilon. Der zylindrische Sensor ist in die Löseeinheit integriert und misst den Hub der Zugstange. Auf der Zugstange ist ein Ring aufgeklebt, der das Messobjekt für den Sensor bildet.
Durch die äußerst kompakte Sensorbauform kann der LVP Sensor universell bei verschiedensten Werkzeugtypen eingesetzt werden. Der Sensor liefert ein Analogsignal entsprechend der Hubbewegung der Zugstange beim Spannen des Werkzeugs. Damit ist eine kontinuierliche Überwachung möglich, ohne dass der Schaltpunkt mühevoll mechanisch eingestellt werden muss. Die miniaturisierte Sensorelektronik kann entweder vor Ort oder im Schaltschrank untergebracht werden. Dank seiner hohen Genauigkeit liefert der LVP-Sensor einen wesentlichen Beitrag, um die ständig steigenden Anforderungen an Präzision und Verfügbarkeit von Werkzeugmaschinen zu erfüllen.

Der Reitstock ist ein Bestandteil von Drehmaschinen und Fräsmaschinen. Der Reitstock dient zum Abstützen langer Werkstücke mittels einer Zentrierspitze, die in die stirnseitig in das Werkstück eingebrachte Zentrierbohrung eingreift. Um die Position der Zentrierspitze zu erfassen, werden kompakte Seilzugsensoren von Micro-Epsilon eingesetzt. Das Messseil wird
mit der Verlängerung der Zentrierspitze verbunden und misst die Position des Verfahrwegs.

Moderne Werkzeugmaschinen verfügen über umfangreiche Magazine mit verschiedenen Werkzeugen, die von der Maschine
automatisch aufgenommen werden. Damit die Werkzeuge exakt aufgenommen werden können, ist es erforderlich dass die Werkzeugaufnahmen genau positioniert werden. Zur Prüfung der Position der Werkzeugaufnahmen werden Laser-Sensoren der Reihe optoNCDT 1420 eingesetzt. Diese messen von oben und von der Seite auf die metallischen Aufnahmen. Die intelligenten Laser-Sensoren verfügen über eine hohe Messrate und liefern trotz der hohen Reflexion der metallischen Oberflächen äußerst genaue Messwerte.

Zur Belichtung einzelner Bauelemente auf dem Wafer verschieben die Lithografiegeräte den Wafer an die jeweilige Position. Um die nanometergenaue Positionierung zu ermöglichen, messen kapazitive Wegsensoren die Position des Verfahrweges.

Aufgrund der hohen Drehzahl und der Wärmeentwicklung muss die thermische Längenausdehnung in Frässpindeln kompensiert werden, um das Werkzeug immer in der definierten Lage zu halten. Der von Micro-Epsilon entwickelte SGS Sensor erfasst die thermische und zentrifugalkraftbedingte Ausdehnung der Spindel. Neben der Längenausdehnung wird die Temperatur am Sensor erfasst und ausgegeben.

Quelle: SIG Combibloc Group AG

Beim Abfüllen von Getränkekartons ist es wichtig, exakt zu dosieren. Hierzu wird der Ventilhub der Abfüllanlage erfasst und über einen Messbereich von 35 mm mehrere Schaltpunkte abgefragt. Ideal für die Lebensmittelindustrie sind die dichten Edelstahlgehäuse der Baureihen MDS-45-Mxx.

Quelle: Uhlmann Pac-Systeme GmbH & Co. KG

In dieser Anwendung wird der MDS zur Fremdkörpererkennung in Blistermaschinen beim Verpacken von Tabletten eingesetzt. Über die Bewegung einer aufliegenden Rolle kann auf Fremdkörper zwischen Blister und Deckschicht geschlossen werden. Wird ein definierter Punkt überschritten, wird Alarm ausgelöst.

In Prägemaschinen werden Fahrgestellnummern in den Fahrzeugrahmen gestanzt. Die Prägetiefe muss dabei in einem definierten Toleranzbereich bewegen. Zur Positionierung des Prägewerkzeugs erfassen Laser-Triangulationssensoren von Micro-Epsilon den Abstand des Prägewerkzeuges zum Bauteil. Nachdem alle Zeichen geprägt wurden, wird mit dem Sensor das Profil der Prägung vermessen. Damit wird sichergestellt, dass alle Zeichen mit der geforderten Tiefe gestanzt wurden.

Hydrostatische Lager werden an vielen Großanlagen wie Steinmühlen, Teleskopanlagen usw. verwendet. Die Überwachung des Spaltmaßes ist sehr wichtig, da bei Störungen in der Hydraulik der Öldruck sinken kann und dies im Extremfall den Spalt schließt und somit das Lager beschädigt, was zu einem Ausfall der Anlage führen kann. Dabei ist es wichtig, ein einfach zu installierendes System zu haben, da auch ältere Anlagen nachgerüstet werden müssen. Aufgrund der langen Lebensdauer und dem weltweitem Einsatz der Anlagen soll zudem ein einfacher Austausch des Sensors möglich sein. Für diesen Zweck werden berührungslose Wirbelstrom-Wegsensoren der Serie eddyNCDT 3001 eingesetzt.

Wenn die Papierbahn nicht exakt in einer Linie durch das Glättwerk transportiert wird, drückt die beheizte Glättwalze direkt auf die Beschichtung der gegenüberliegenden Walze und beschädigt diese. Die Reparatur dieser speziellen Beschichtung oder gar die gesamte Walze auszutauschen bringt erhebliche Kosten mit sich, weshalb es zwingend notwendig ist die Position der Bahnkante zu kontrollieren. Dabei kommen Laser-Linien-Sensoren von Micro-Epsilon zum Einsatz, die die exakte Position der Bahnkante direkt an die Maschinensteuerung liefern. Durch die Messung beider Bahnkanten kann gleichzeitig die Bahnbreite bestimmt und an den nächsten Prozessschritt der Besäumung weitergegeben werden.

Anwender von Spritzgussmaschinen zur Kunststoffverarbeitung sehen sich damit konfrontiert, dass die Qualitätsanforderungen durch den Endkunden speziell im Automotive Bereich steigen. Aufgrund dieser Markentwicklung nimmt die Bedeutung einer Online Temperaturüberwachung als globales Qualitätsmerkmal direkt nach der Extrusion immer mehr zu.

Raue Industrieumgebung stellt hohe Ansprüche an die optischen Wegsensoren: Trotz Staub und hohen Prozessgeschwindigkeiten muss präzise gemessen werden. Seit vielen Jahren meistern die Laser-Sensoren der Serien optoNCDT 1750 und optoNCDT 2300 diese Herausforderungen. Doch sind Störbewegungen (Bandbewegungen, Radialbewegungen von Umlenkrollen oder Schwingungen eines Grundkörpers) größer als das Messobjekt, kann der Messprozess erschwert und gar verhindert werden. Ein Beispiel dafür sind z.B. Falten in einem Band.

In Aluminium Gießereien wird die Schmelze in Formen gegossen, um daraus kleine Barren, sog. Masseln zu fertigen. Für ein konstantes Gewicht der Masseln ist der Füllstand in den Formen entscheidend. In einer speziellen Messanlage wird die Füllhohe berührungslos erfasst. Der österreichische Anlagenbauer Hertwich Engineering GmbH setzt für diese Aufgabe  Laserscanner ein.

Bei der Herstellung von Furnierstreifen aus Edelhölzern bestimmt die Präzision der Messerscheibe die Qualität des Endproduktes. An die Furnierstreifen werden hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit gestellt. Die Streifendicke muss kleiner 1 mm sein und darf nur Toleranzen im Mikrometerbereich aufweisen. Überdicken oder gar Splitter dürfen grundsätzlich nicht auftreten.

Zur Einhaltung der Qualitätskriterien wird der Radialschlag der Messerscheibe mit einem berührungslosen
Laser-Triangulationssensor der Serie optoNCDT 2300 während des Produktionsprozesses gemessen und überwacht. An das Messsystem werden damit hohe Anforderungen gestellt: Staub, Späne sowie eine glänzende Targetoberfläche dürfen die Messgenauigkeit nicht beeinflussen. Die Messerscheibe hat einen Durchmesser von 3200 mm und ist mit 24 Messern bestückt. Die Drehzahl beträgt 180 bis 210 U/min.

Die Einführung des internationalen Standards ISO 9283 erfordert neue berührungslose Messverfahren. Das Messsystem für die Positionsmessung setzt sich aus einem Messwürfel mit festgelegtem Gewicht, einem Sensor und einem Stativ zusammen. Der Sensor ist mit 6 Wirbelstromsensoren U15 ausgestattet. Bei der Messung fährt der Roboter den Messwürfel in den Sensorbereich hinein. Die Daten aus den Wirbelstromsensoren werden über ein schnelles Interface zum PC geführt und dort verarbeitet. Messungenauigkeiten durch Linearitäts- und Neigungsfehler (Parallelität zwischen Sensor und Messobjekt) sowie thermische Effekte werden in der Messsoftware zusätzlich kompensiert.

Kreiselbrecher, für Steinbrüche oder Erzminen können bis zu 3500 t Material in einer Stunde auf die gewünschte Korngröße mahlen. Hierzu bringt eine exzentrische Lagerbuchse die Brechachse in eine kreiselnd-pendelnde Bewegung. Dadurch ändert sich ständig der Spalt zwischen Brecherbacken und Brechkegel. Der eingestellte Spalt wandert zum Mahlen kontinuierlichamInnenumfang des Brechraumes entlang. Mit Hilfe eines Langwegaufnehmers im Hydraulikzylinder kann der Brechspalt durch Heben und Senken der Achse exakt eingestellt werden.

Zur frühzeitigen Erkennung von Fehldicken im Aluminiumband werden Laser-Triangulationssensoren optoNCDT als zeitgemäße Alternativlösung zu Isotopen-Messsystemen eingesetzt. Am Messort sind die Sensoren gegenüberliegend, oberhalb und unterhalb des durchlaufenden Alubandes montiert. Unabhängig von der genauen Höhenlage des Bandes erhält man durch eine einfache Abstandssignalverknüpfung F=Ref. - (A +B) beider Sensoren die exakte Materialdicke.

Die Anforderungen an die Oberflächengüte von gewalzten Blechen wachsen stetig. Seien es Stahlbleche, die z. B. für Edelstahlfronten in Küchen verwendet werden, oder auch Aluminiumbleche, die im Automobilbau eingesetzt werden: Die Oberfläche muss makellos sein, um dem Kunden eine hochwertige Optik zu bieten. Daher werden in Walzwerken Messgeräte eingesetzt, die die sogenannte Planheit des gewalzten Bleches erfassen. Unter Planheit versteht man die Ebenheit des Bleches im entspannten Zustand.

In der Textilindustrie ist eine gleichbleibende Garndicke Grundvoraussetzung für hochwertige Produkte. Die natürlich vorkommenden Dickenschwankungen an Garnen gilt es deshalb zu beseitigen. Durch ein Streckwerkzeug wird das Garn auf eine konstante Dicke gezogen. Die Messdaten für die Regelung des Streckwerkzeugs liefert ein Wirbelstromsensor, der indirekt die Dicke erfasst. Über Tastrollen wird die Dicke zum Wirbelstromsensor weitergeleitet. Nach dem Strecken wird das Ergebnis des Bearbeitungsschrittes ebenfalls von einem Wirbelstromsensor kontrolliert.