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Induktive Schnittstelle statt Kabelsalat

Sensorik: Remote-System bietet drahtlose Datenübertragung
Induktive Schnittstelle statt Kabelsalat

Induktive Schnittstelle statt Kabelsalat
Mit dieser Messeinrichtung werden Laufbuchsen geprüft. Damit alles reibungslos funktioniert, werden die Sensor- daten induktiv über ein Remote-System übertragen Bild: Balluff
Wenn Sensordaten von einem bewegten zu einem unbewegten Teil zu übertragen sind, bieten Kopplersysteme von Balluff entscheidende Vorteile: Daten und Energie werden induktiv und damit verschleißfrei weitergeleitet.

Mit den drahtlos arbeitenden Remote-Systemen des Sensorspezialisten Balluff GmbH aus Neuhausen ist Joachim Maier zufrieden. „Es lassen sich alle gängigen Sensoren nutzen, gleichgültig, ob es sich um optische, mechanische, induktive, magnetische oder kapazitive Modelle handelt.“ Maier ist Konstruktionsleiter bei der Ernest Lehnert GmbH. Das Unternehmen aus Hattenhofen bei Göppingen entwickelt und realisiert schlüsselfertige Sonder-Messeinrichtungen für die Automobilindustrie und den Maschinenbau. „Wir müssen nur den Strombedarf und den möglichen Übertragungsabstand berücksichtigen“, ergänzt Maier.

Eingesetzt werden die Kopplersysteme von Balluff dann, wenn Sensordaten von einem bewegten zu einem unbewegten Teil zu übertragen sind und Schleifringe oder Kabelverbindungen einem hohen, mechanischen Verschleiß unterliegen. Früher oder später würde dies zu einem Ausfall der Messeinrichtung führen, was teure Stillstandszeiten zur Folge hätte.
Ein typisches Anwendungsbeispiel ist eine Messeinrichtung mit Drehteller, mit der die Laufbuchsen eines namhaften Automobilzulieferers zu 100 % geprüft werden. Drahtlos und damit absolut verschleißfrei übertragen die induktiven Kopplersysteme nicht nur die Daten von maximal acht Sensoren, sondern zudem die Energie für die Sensorfunktionalität.
Die Messeinrichtung für Laufbuchsen besteht aus einem um 360° drehbaren Tisch, der sich um seine vertikale Achse gegen den Uhrzeigersinn dreht. An vier um 90° versetzt angeordneten Arbeitspositionen mit Greifern senkt sich der Drehteller ab. Dabei holt sich die erste Handlingeinheit ein neues Werkstück aus der Zuführung, die zweite bringt synchron die nächste Laufbuchse zur Messung. Zur gleichen Zeit leiten die beiden anderen Greifer die als IO-Teile eingestuften Werkstücke weiter oder schleusen fehlerhafte Teile aus.
Die Handlingeinheiten werden über Federkraft gespannt, die Öffnung erfolgt pneumatisch. Ein Näherungsschalter meldet den jeweiligen Status „gegriffen“ oder „geöffnet“ an die Steuerung. Zwei weitere Näherungsschalter fragen die Hubposition ab. Die Längenvermessung der Buchsen selbst erfolgt induktiv durch Mess-Schlitten, die im Messkopf integriert sind.
„Ohne das induktive Kopplersystem hätten wir die Messeinrichtung nicht realisieren können“, ist sich Joachim Maier sicher. „Kabelverbindungen zu den Sensoren bei nur einer Drehrichtung sind unsinnig, und Schleifringe scheiden wegen der vertikalen Hubbewegung aus.“ Das Remote-System spielt daher eine Schlüsselrolle in der Messeinrichtung: Es überträgt berührungslos und damit verschleißfrei die Statusinformationen der Sensoren. Zudem versorgt es die Datenlieferanten mit der nötigen Energie.
In der Prüfeinrichtung kommt ein Remote-System mit einem Übertragungsabstand von 2 mm bis 15 mm zum Einsatz. Laut Hersteller erreicht das Modell die Schutzart IP 67. Selbst wenn Schmier- oder Kühlmittel direkt über das System laufen, funktioniert es weiterhin zuverlässig.
Bei allen Remote-Systemen ist entscheidend, dass die Komponenten richtig positioniert sind, denn die übertragbare Energiemenge ist abhängig vom Spaltabstand und vom so genannten Offset, dem Mittelversatz. „Justierung und Montage sind jedoch unproblematisch,“ weiß Balluff-Mitarbeiter Eberhard Kauderer zu berichten: „Es sind lediglich Sender und Empfänger innerhalb des gesicherten Bereichs zu montieren. Eine zusätzliche Programmierung oder Einlernphase ist überflüssig.“
Weitere wichtige Einsatzgebiete für die Übertragungssysteme sind dynamische Anwendungen im Robotikbereich. Hier treten wegen der hohen Beschleunigungskräfte immer wieder Mikrobrüche in den Kupferleitungen zu den Sensoren zwischen Greifer und Roboterarm auf, die meist nur schwer zu lokalisieren sind. Ersetzt man die Festverdrahtungen an dieser Schnittstelle durch ein Remote-System, wie es beispielsweise der Automobilzulieferer Federal Mogul im Werk Friedberg gemacht hat, gehören diese Probleme der Vergangenheit an.
Dr. Detlef Zienert Fachjournalist in Reutlingen
Anwendungen auch im Roboterbereich
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