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Bild: wragg, iStock; IFM

Lichttaster Mit Ecken und Kanten

23.03.2016

Sie finden, Möbel zusammenzubauen ist kompliziert? Dann sollten Sie mal sehen, wie komplex die Fertigung der einzelnen Teile ist. Insbesondere innenliegende Aussparungen zu erkennen und deren Kanten nicht rundzuschleifen stellt eine Herausforderung dar. Mechanische Taster sind dafür auf Dauer nicht geeignet – doch wie lassen sie sich ersetzen?

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Wenn es um designorientierte Sitzmöbel und Tische geht, schwören zahlreiche Architekten weltweit auf den mittelständischen Hersteller Kusch+Co aus Hallenberg. Die Sauerländer haben schon vielen architektonischen Glanzpunkten den letzten Schliff in Sachen Ausstattung gegeben.

Einer der zahlreichen Bearbeitungsschritte bei der Herstellung von Möbeln ist das Glätten und Egalisieren von furnierten Oberflächen. Für großformatige Möbelplatten, wie Tischplatten von Konferenztischen, kommt in Hallenberg eine Langbandschleifmaschine von Heesemann zum Einsatz, die von Kusch+Co an die eigenen Anforderungen angepasst wurde. Die Herausforderung beim Schleifprozess: Sowohl an den äußeren Rändern als auch an Aussparungen sollen die Kanten des hochwertigen Furniers beim Schleifen nicht abgerundet werden, sondern ihre Kante behalten. Außenkontur und mögliche Aussparungen des Werkstücks werden daher bei jedem Durchlauf erfasst und an die Steuerung übergeben. Diese sorgt dann dafür, dass die Schleifschuhsegmente nur dort Druck auf das Schleifband ausüben, wo tatsächlich das Furnier abgeschliffen werden soll.

Optik ersetzt Mechanik

Das Problem dieser Langbandschleifmaschine lag in der Vergangenheit an der Abtastung der Tischplatten durch mechanische Taster. Über Kipphebel mit Rollen wurde das Werkstück erfasst und von der alten SPS-Steuerung ausgewertet. Die SPS-Eingänge benötigen nur einen kleinen Strom von etwa 1 mA. Durch Abnutzung gab es immer wieder Probleme mit den Schaltkontakten. Weiterhin war die Abtastung durch die Rollen ein großes Problem: Wenn die Lager vom Schleifstaub zugesetzt werden, blockieren Rollen und kratzen Riefen in das Furnier – dann ist die Tischplatte unbrauchbar.

Gesucht wurde daher eine berührungslose Abtastlösung. Der Möbelhersteller stellte umfangreiche Praxistests an, um die Reaktion der Optosensoren O6 von IFM auf Schleifstaub und auf unterschiedliche Farben der Furniere zu ermitteln. Dabei bewies der Lichttaster die Einhaltung der geforderten Kriterien. Somit stand der Umrüstung der Produktion nichts mehr im Weg. In diesem Zuge wurde auch die SPS-Steuerung komplett erneuert und die Erkennung der Lichttaster auf einen 19-Zoll-Bildschirm visualisiert, um eventuelle fehlerhafte Ergebnisse im Vorfeld zu entdecken.

Nun erfassen 51 kompakte Lichttaster die Kontur und Aussparungen der Möbelplatte von vorne und hinten jeweils beim Vor- und Zurückbewegen unter dem Schleifband. In Abhängigkeit von der Werkstückgeometrie und den individuellen Aussparungen regeln sie über die SPS-Steuerung die einzelnen Schleifschuhsegmente in ihrem Andruckverhalten. So wird ein zu starker Druck an den Kanten durch benachbarte Schleifschuhsegmente ausgeschlossen. Das Ergebnis sind präzise, rechtwinklige Kanten.

Die Anforderungen an die wie eine Scanner-Leiste angeordneten optischen Sensoren sind hoch: Unterschiedliche Furniere mit hellen, dunklen, matten oder glänzenden Oberflächen müssen ohne Nachjustieren der Sensoren zuverlässig erkannt werden. Zugleich soll der Hintergrund, also die Auflagefläche, ausgeblendet werden. Je nach Stärke der Möbelplatte spielt sich dies im Millimeterbereich ab.

Robuste Erkennung

Die Lichttaster O6H201 besitzen eine einstellbare Tastweite von 2 bis 200 mm. Die maximale Tastweite ist farbunabhängig. Sie gilt sowohl für weiße Flächen mit 90 Prozent Remission als auch für schwarze Oberflächen mit gerade einmal 6 Prozent Remission. Ein Nachjustieren bei unterschiedlich reflektierenden Oberflächen ist bei diesen Sensoren nicht notwendig.

Die Lichttaster besitzen eine präzise Hintergrundausblendung. Je nach Abstand und Remissionsgrad der Objektoberfläche lassen sich Abstände von nur wenigen Millimetern zuverlässig unterscheiden. Die Hintergrundausblendung lässt sich auch durch stark reflektierende Hintergründe wie Edelstahl oder durch Reflexionen bewegter Maschinenteile nicht stören. Ermöglicht wird dies durch eine spezielle Empfangszeile im Sensor.

Der klar begrenzte runde Lichtfleck, bei maximaler Tastweite mit einem Durchmesser von 8 mm, bietet eine homogene Lichtverteilung im Lichtkegel. Streulicht um den Lichtfleck herum, welches durch Reflexionen andere optische Sensoren stören könnte, wird vermieden. Das schafft zusätzliche Sicherheit insbesondere in dieser Applikation, bei der die Sensoren dicht nebeneinander montiert sind. Die Einstellung der Tastweite erfolgt intuitiv per Potentiometer. Hell- oder Dunkelschaltung ist per Drehschalter wählbar.

Bildergalerie

  • Lichttaster scannen die Werkstückgeometrie. Sie erkennen Kanten und Aussparungen und sorgen so für einen guten Schliff.

    Bild: ifm

  • Bei den kompakten Optos der Baureihe O6 lassen sich Tast- und Reichweiten per Potenziometer und Drehschalter (H/D-Umschaltung) einstellen.

    Bild: ifm

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