Wie optische Sensoren die Teilehandhabung verbessern

Bei der automatisierten Teilehandhabung an den Spritzgießmaschinen setzt Elastomerexperte Rico robuste optische Sensoren von IPF Electronic ein.

Bei der automatisierten Teilehandhabung von Spritzgussteilen kann auf zuverlässige Sensorik nicht verzichtet werden. Ist jedoch der Montageraum hierfür äußerst knapp bemessen, sind gleichsam robuste wie kompakte Lösungen gefragt, wie Rico Elastomere Projecting festgestellt hat. Das Unternehmen mit Sitz in Thalheim/Oberösterreich ist auf die Entwicklung und den Bau von Spitzgießwerkzeugen, die Automation von Spritzgießmaschinen sowie die Herstellung von Elastomerteilen spezialisiert. Prozessoptimierung und Automatisierung haben Rico im vergangenen Jahr geholfen, hat auf eine mannlose Produktion in der Nacht umzustellen.

Für die Automation entwickelt Rico unter anderem Roboter-gestützte Handlingköpfe zur Entnahme von Teilen aus der Spritzgiemaschine. Die Anzahl der in den Handlingköpfen integrierten Greiferstationen zur beschädigungsfreien Handhabung solcher Teile variiert je nach deren Komplexität und Größe.

„Zur Abfrage der Greiferstationen benötigen wir optische Sensoren, die den kurzzeitig beim Handling an einer Spritzgießmaschine einwirkenden Temperaturen von bis zu +70 °C standhalten können“, sagt Roland Beständig, Elektriker der Anwendungstechnik.

Die Sensoren sollen zunächst überwachen, ob alle Teile aus dem Werkzeug entnommen wurden. Ist dies nicht der Fall, erhält die SPS der Maschine ein Signal und stoppt sofort, wobei auch die betreffende Greiferstation und somit die Position im Werkzeug identifiziert ist. Nach dem Ablegen der Teile stellt die Sensorik im Hinblick auf die nächste Teileentnahme aus dem Werkzeug außerdem sicher, dass sämtliche Greiferstationen im Handlingkopf leer sind.

„Wir hatten zuvor zur Überwachung der Greiferstationen optische Sensoren im Einsatz, deren Elektronik aber den höheren Temperaturen an der Spritzgießmaschine auf Dauer nicht standhielt. Wir wandten uns daher an den Applikationsspezialisten von IPF Electronic, um eine Alternative zu den anfälligen Sensoren zu erhalten“, berichtet Beständig. Neben einer höheren Temperaturbeständigkeit sollten die neuen Sensoren vor allem kompakt sein, da an den Handlingköpfen im Bereich der Greiferstationen nur sehr wenig Platz für deren Montage zur Verfügung steht.

„Weil die von uns entwickelten kundenspezifischen Automationslösungen im Hinblick auf die Größe der Teile, die wir damit handhaben wollen, grundsätzlich unterschiedlich sind, benötigten wir zudem flexible Taster mit einstellbarem Schaltabstand. Somit sind wir in der Lage, einen einheitlichen Sensortypen sehr universell für verschiedene Handlingköpfe einsetzen zu können“, betont Roland Angerer, Technischer Leiter von Rico.

Die Wahl fiel schließlich auf die optischen Sensoren OTQ80100 und OTQ80200 von IPF Electronic mit Sitz in Altena im Sauerland, da sie sämtliche Anforderungen von Rico erfüllten. Die mit Rotlicht arbeitenden Sensoren in IP67 sind mit 8,2 x 25 x 12mm sehr kompakt gebaut und unter anderem aufgrund einer Schwingungsfestigkeit bis 500 Hz sowie einer Schockfestigkeit bis 50 g für robuste Industrieeinsätze konzipiert. Die Sensoren, ausgelegt für eine maximale Umgebungstemperatur bis +55 °C, halten den kurzzeitig hohen Temperaturen bei der Teilentnahme an der Spritzgießmaschine stand, wie Tests ergaben. Zudem ist der Schaltabstand der Sensoren manuell im Bereich von 6 bis 14 mm einstellbar.

„Wir verwenden die optischen Sensoren von IPF Electronic bereits seit mehreren Jahren und haben durchweg positive Erfahrungen gesammelt. Als einfache, kompakte Lösungen arbeiten sie stets zuverlässig und halten auch den kurzzeitig höheren Temperaturen bei der Teilhandhabung an den Spritzgießmaschinen stand. Überdies können wir die Geräte sehr flexibel in unterschiedlichen Handlingköpfen einsetzen. Mittlerweile haben wir schätzungsweise mehrere Hundert dieser Sensoren im Einsatz“, sagt Beständig.

Im Zuge der partnerschaftlichen Zusammenarbeit sind auch andere Lösungen des Sensorspezialisten auf das Interesse von Rico gestoßen. Angerer: „Unter den von uns entwickelten Handlingköpfen befinden sich sehr komplexe Lösungen mit sehr vielen Sensoren für verschiedenste Abfragen. Um die Fülle an digitalen Sensorsignalen trotz begrenzter Anzahl an Steuerungseingängen verarbeiten zu können, nutzen wir Logikmodule von IPF Electronic.“

In einem konkreten Fall wurden in einem Handlingkopf mit mehr als 50 Sensoren insgesamt acht Logikmodule vom Typ VL310108 mit verschiedenen Funktionen unter anderem in Kombination mit den Logikmodulen VL150102 integriert. Die Logikmodule VL310108 in IP67 sind für einen breiten Temperaturbereich von -30 °C bis +85 °C ausgelegt und verfügen je Einheit über insgesamt acht Sensoranschlussplätze. Ergänzt werden diese durch die vollelektronischen Zweifach-Logikmodule VL150120. Die Besonderheit dieser Lösung: Die Und-Verknüpfung der Ausgänge der an diesem Logikmodul angeschlossenen Sensoren erfolgt nicht über eine interne Verdrahtung, sondern über die integrierte Elektronik.

Bei einer verdrahteten Reihenschaltung liefert indes der Schaltausgang des ersten Sensors intern die Betriebsspannung für den zweiten Sensor, dessen Ausgang dann der Schaltausgang des Verteilers ist. Je nach Spannungsabfall bzw. Anlaufstrom eines Sensors kann das zu einem unsicheren Schaltverhalten führen. Die Elektronik des VL150102 sorgt hingegen dafür, dass stets „saubere“ Signale an der Steuerung anliegen, ebenso, als ob nur ein Sensor angeschlossen wäre.

Die Ausgänge der Logikmodule VL310108 wurden zudem mit Verteilerinseln von IPF Electronic zusammengefasst, was letztlich die gesamte Verdrahtung am Handlingkopf maßgeblich vereinfachte. Beständig: „Durch die Lösungen von IPF Electronic konnten wir auch hier trotz einer Vielzahl an Sensoren eine kompakte Handling-Automation realisieren.“

sk