Pneumatikantrieb Analoge Wegsensoren für präzise positionierte Pneumatikzylinder

In vielen Aufgabenstellungen, in denen Pneumatikzylinder eingesetzt werden, reicht die Erfassung einzelner Kolbenpositionen nicht mehr aus. Mit dem Magnetischen Positionssensor MPS von SICK steht eine Lösung für die analoge Kolbenabfrage zur Verfügung, die Flexibilität mit Bedienkomfort und höchster Präzision vereint.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

SIKO GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

SICK Vertriebs-GmbH

Der MPS wird zur linearen Wegmessung an pneumatischen Antrieben eingesetzt. Die Baureihe deckt je nach Automatisierungsaufgabe Messbereiche von 32mm, 64mm, 96mm oder 128mm ab. Für die Betriebspraxis bedeutet diese Flexibilität zweierlei: Zum einen müssen die T-Nuten am Zylinder nicht mit einer Vielzahl von Sensoren für einzelne Schaltpunkte belegt werden. Zum anderen entfällt durch die Teach – in Funktion die mechanische Justage des Sensors und optimiert dadurch den Wechsel von Produkten oder Prozessabläufen. Die Null- und Endpunkteinstellung bietet dem Anwender die maximale Auflösung des Messbereiches.

Mehr Präzision für Pneumatikantriebe

Verschiedene Messbereiche erfordern verschiedene Baulängen, was beim MPS durch das entsprechende Ablängen des extrudierten Kunststoff-Gehäuseprofils erreicht wird. Die Bauform ist so gestaltet, dass sie eine schnelle Drop in – Montage von oben in die Nut und Fixierung mit zwei Schrauben in allen gängigen T-Nuten ermöglicht. Im Inneren des IP67 geschützten Sensorgehäuses befinden sich auf zwei Platinen u.a. Hall-Sensoren zur berührungslosen Positionserfassung, der Controller und das Teach in – Element. Über den Teachknopf können Null- und Endpunkt, d.h. der tatsächlich gewünschte Messbereich, unabhängig von der Kolbenposition und der Magnetfeldpolung eingelernt werden. Die dazwischenliegenden Kolbenpositionen werden als Analogsignale ausgegeben, welche als 4-20 mA Stromausgang und als 0 – 10 V Spannungssignal zur Verfügung stehen. Die Kolbenabfrage erfolgt bei Verfahrgeschwindigkeiten bis 3 m/s und immer mit höchster Präzision. Die Auflösung beträgt 0,05 mm, der Linearitätsfehler liegt für jeden Messbereich bei nur 0,3mm und die Wiederholgenauigkeit beträgt 0,1mm. Mit Hilfe des MPS erreicht ein Pneumatikantrieb jetzt ein Genauigkeitsniveau, das auf zahlreiche Aufgabenstellungen passt, die bislang mit Linearmotoren gelöst werden. Damit macht der MPS Pneumatikzylinder in vielen Applikationen zu Multitalenten.

Präzise Steuerung von Fügeprozessen

Das Zusammenfügen von Materialien oder Bauteilen und das damit oft einhergehende formschlüssige Klemmen oder Spannen von Komponenten sind typische Beispiele für die analoge Abfrage von Kolbenpositionen in Pneumatikzylindern mit MPS. In Schraubersystemen wird über die Analogwerte des Sensors die Nulllage, der Vorschub und die maximale Schraubtiefe eingestellt und geregelt. Bei Ultraschall-Schweißanlagen sorgt der MPS durch die lineare Wegmessung am Pneumatikzylinder für die präzise Positionierung der Sonotrode zum Werkstück. Beim Einsetzen und Umformen von Nieten liefern der MPS die erforderlichen Verfahrwerte für den Nietstempel. Beim Klemmen, Spannen oder Greifen von Werkstücken ermöglichen die Analogwerte des MPS ebenso eine hochpräzise Prozesssteuerung wie bei automatisierten Pick & Place - Prozessen.

Wenn genau getrennt werden muss

Bei zahlreichen Trennvorgängen kommt es auf eine hohe Erfassungs- und Wiederholgenauigkeit an. Einerseits müssen Teile zuverlässig abgeschnitten oder ausgestanzt werden, andererseits darf das Trennen nicht zu Beschädigungen von Maschinenteilen oder Werkzeugen führen. Mit dem MPS können Zylinder, die Schneid- und Stanzwerkzeuge ein- und ausfahren, sehr präzise gesteuert werden. Mit Hilfe der Sensordaten ist es möglich, die Prozesse den jeweiligen Materialeigenschaften anzupassen. Gleichzeitig stoppt der Sensor bei Erreichen der eingelernten Endposition den weiteren Vorschub.

Analoge Kolbenabfrage bei Umform- und Bearbeitungsprozessen

Auf präzise Vorschubbewegungen kommt es beim Schleifen, Stanzen, Biegen und Pressen an. Ob Schleifteller oder Schleifband, Stempelverfahrwege beim Pressen, die Steuerung von Stanztiefen oder die Positionierung von Biegewerkzeugen –in allen Fällen ermöglichen die analogen Messwerte des MPS anspruchsvolle Automatisierungs- und Prozesslösungen. Gleiches gilt für den Einsatz in Spritzgießmaschinen, in denen es darum geht, Spritzwerkzeuge und Auswerfer hochgenau zu positionieren und zu steuern. Gerade in diesen genannten Einsatzbeispielen stellt der MPS trotz rauer Umfeldbedingungen seine hohe Verfügbarkeit unter Beweis, denn Schläge, Stöße und Vibrationen beeinträchtigen weder die sichere Fixierung des Sensors in der T-Nut noch die

Präzision und Wiederholgenauigkeit der Kolbenabfrage.

Bessere Produktkontrolle und Prozessqualität

In einigen Aufgabenstellungen dienen die Positionswerte des Kolbens eines Pneumatikzylinders als Parameter für die Beurteilung von Produkten und Prozessen. So können u.a. die Dimensionen von Werkstücken, Montagekomponenten oder Bauteilen erfasst und diese so in i.O. und n.i.O. getrennt werden. In Verpackungsmaschinen können bei der Verarbeitung von Band- und Bahnmaterialien über analog steuerbare Pneumatikzylinder der Durchhang oder die Zugspannung überwacht und bei Bedarf prozessgerecht geregelt werden.

Künftige Gerätemerkmale wie zusätzlich programmierbare Schaltpunkte oder IO-Link – Fähigkeit werden die Funktionsvielfalt der MPS und entsprechend ausgerüsteter Pneumatikantriebe weiter verbessern.

*Thomas Deutscher, Produktmanager in der Division Industrial Sensors der SICK AG, Waldkirch

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