Seilzug-Wegsensoren in der Automobilfertigung (Sensor+Test: 7-165)

Abstandsmessung mit dem richtigen Dreh

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Mit Seilzug-Wegsensoren lassen sich Abstände präzise und zuverlässig messen. Da die Sensoren darüber hinaus auch problemlos in rauen Industrieumgebungen eingesetzt werden können und wenig Platz für den Einbau beanspruchen, kommen sie in vielen Applikationen zum Einsatz. Eine Anwendung ist die Höhenmessung an Hubtischen, wie sie in der modernen Automobilfertigung eingesetzt werden.

Die Automobilindustrie ist schon seit jeher ein Vorreiter moderner Produktionsmethoden gewesen. So setzte zum Beispiel Henry Ford schon vor fast 100 Jahren Fließbänder in der Produktion ein. Seither überraschte die Automobilbranche mit vielen neuen Produktionsmethoden, beispielsweise das aus Japan stammende Kanban-Prinzip. Die heutige moderne Automobilproduktion hat mit den Anfängen der Fließbandproduktion nur noch wenig gemein. So werden zum Beispiel in modernen Werken neuartige Hubtische eingesetzt, die bei jedem Arbeitsgang am Fahrzeug eine optimale Bearbeitungshöhe ermöglichen.

Die Hubtische kommen in vielen neuen Werken von fast allen namhaften Automobilherstellern zum Einsatz. Die Hubhöhe wird abhängig vom jeweiligen Arbeitsschritt automatisch eingestellt. Für diese automatisierte Einstellung ist es natürlich notwendig, die aktuelle Höhe zu messen. Bei den meisten Hubtischen in der Automobilproduktion geschieht dies über Seilzugwegsensoren, die in die Tische integriert sind.
Die grundlegende Idee hinter einem Seilzugwegsensor ist der eines klassischen Maßbandes sehr ähnlich. Während der Maurer auf der Baustelle die Länge des ausgegebenen Maßbandes an den Markierungen ablesen muss, geschieht die Messung im Seilzugsensor automatisch, indem die Drehung der Trommel, von der das Stahlseil abgewickelt wird, gemessen wird. Die Trommel hat einen langlebigen Federmotor, der dafür sorgt, dass das Stahlseil wieder aufgewickelt wird.
Eine lineare Bewegung wird also in eine Rotation transformiert, die vergleichsweise einfach zu messen ist. Dafür stehen prinzipiell drei unterschiedliche Messmethoden zur Verfügung: Ein Mehrgang-Potentiometer, ein Inkremental- oder ein Absolut-Encoder wird an die Achse der Trommel angebracht und wandelt dadurch die Drehung der Trommel in ein auswertbares Signal um. Wie auch beim Maßband kann mit Seilzugsensoren um Ecken und Kanten gemessen werden. Dafür sind Umlenkrollen nötig, die das Seil in die gewünschte Richtung ablenken.
Micro-Epsilon hat ein sehr umfangreiches Lieferprogramm an Seilzugwegsensoren. Die Messbereiche der als Wiresensor bezeichneten Sensoren reichen von 50 mm bis zu 50 m. Je nach Anwendung müssen die Sensoren entsprechend geschützt werden. Für besonders widrige Umgebungsbedingungen sind Versionen bis zur Schutzart IP67 erhältlich. Bei den einfacheren Modellen ist das Gehäuse aus Kunststoff. Werden höhere Anforderungen an die Robustheit gestellt, stehen Aluprofilgehäuse zur Verfügung.
Umfangreiche Auswahl an Ausgängen und Schnittstellen
Die gemessene Wegstrecke kann wahlweise als analoges Signal als Strom, Spannung oder potentiometrisch ausgegeben werden. Als digitale Ausgänge stehen HTL oder TTL zur Auswahl, Anschaltungen für gängige Feldbus-Systeme, wie Canopen, SSI oder Profibus sind ebenfalls erhältlich. Abgerundet wird das Programm durch ein umfangreiches Zubehörprogramm, wie Halter, Seilverlängerungen, Umlenkrollen und verschiedene Magnethalterungen für Sensor und Seil.
Die Seilzugmechanik ist auch separat mit Adapter für kundeneigene Encoder lieferbar. Auf diese Weise können Abnehmer, die zwar über die entsprechende Encodertechnik verfügen aber keine eigenen Seilzugsensoren herstellen, ihren Kunden eine entsprechende Komplettlösung anbieten. Für OEMs entwickelt und produziert das Unternehmen kundenspezifische Sensoren, die in dessen Produkte in Serie eingesetzt werden.
In den Hubtischen in der Automobilproduktion, ist eine der wesentlichen Vorgaben, dass das Sensorsystem sehr robust und störunanfällig arbeiten muss. Über den gesamten Messbereich muss die Auflösung gegen unendlich gehen. Eingesetzt werden Seilzugsensoren vom Typ P60/P96 mit einem Messbereich von 1 bis 3 m. Das Messseil des P60, das einen Durchmesser von 0,45 mm hat, besteht aus Edelstahl und ist mit Polyamid ummantelt. Beim P96 besitzt das Seil keine Ummantelung und ist 0,8 mm stark.
Diese sehr kompakten Sensoren können ohne Schwierigkeiten im Innern der Hubtische untergebracht werden. Die Montage gestaltet sich dabei sehr einfach, da das Gehäuse an allen Seiten mit Montagenuten versehen ist. Entsprechende Nutensteine lassen sich in den meisten Einbausituationen einfach und schnell anbringen. Die Anbindung an die Steuerung geschieht in der Regel über Canopen. Die einfache Montage und der geringe Platzbedarf gaben bei den Hubtischen für die Automobilproduktion zusammen mit dem günstigen Preis-Leistungs-Verhältnis den Ausschlag, die Seilzugwegsensoren von Micro-Epsilon einzusetzen.
eA 461

eA-INFO-TIPP
Hubtische werden für eine moderne, ergonomische Automobilfertigung eingesetzt. Ein Beispiel dafür ist die gläserne Fabrik von Volkswagen in Dresden, in der das Modell Phaeton produziert wird. Ausführlich wird diese Fertigung in einem Fachartikel des Logistikmagazins FM beschrieben:

Hubtische werden für eine moderne, ergonomische Automobilfertigung eingesetzt. Ein Beispiel dafür ist die gläserne Fabrik von Volkswagen in Dresden, in der das Modell Phaeton produziert wird. Ausführlich wird diese Fertigung in einem Fachartikle des Logistikmagazins FM beschrieben.
Weitere Informationen und technische Angaben zu den Seilzug-Wegsensoren von Micro-Epsilon

praxis plus
Seilzug-Wegsensoren messen die lineare Bewegung eines Bauteils über ein Messseil aus flexiblen rostfreien Stahladern, das mit einem langlebigen Federmotor auf eine Trommel gewickelt wird. Die Messtrommel ist axial mit einem Mehrgang-Potentiometer, einem Inkremental- oder einem Absolut-Encoder gekoppelt. Über das Seilzugprinzip wird eine Linearbewegung in eine Rotationsbewegung transformiert und in eine Widerstandsänderung beziehungsweise zählbare Inkremente gewandelt. Die Vorteile sind die gegen unendlich gehende Auflösung, die hohe Betriebssicherheit und lange Lebensdauer sowie die einfache und schnelle Montage. Die Seilzugsensoren von Micro-Epsilon sind für Messbereiche von 50 mm bis 50 m mit analogen und digitalen Ausgängen verfügbar.
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