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Zuverlässiger Polarisations-Check in Rotor-Produktionslinie

: ipf electronic


Werden in der verarbeitenden Industrie spezielle Automationslösungen verlangt, dann ist das eine Aufgabe für Spezialisten wie die MKE in Heidenreichstein. Das Unternehmen realisiert u. a. Sondermaschinen für den Automotive-Bereich zur Herstellung von Hybridbauteilen in Insert-Technologie. Hierzu werden mitunter kompetente Partner, die ebenfalls Spezialisten sind, benötigt, z. B. wenn es um die Integration einer Sensorlösung in einer vollautomatischen Rotor-Produktionslinie geht.

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Die Prüfstation verfügt über insgesamt acht Sensoren, wobei sich jeweils ein MC080180 und ein MC080185 für die Erkennung des Süd- respektive Nordpols abwechseln.

Die Prüfstation verfügt über insgesamt acht Sensoren, wobei sich jeweils...

Die Metall- und Kunststoffwaren Erzeugungsgesellschaft m. b. H. (MKE) ist eine Tochter der Haas-Gruppe, dem weltweit größten Hersteller von Anlagen und Maschinen zur Produktion von Waffeln, Keksen, Eistüten etc. Seit Mitte der 90er Jahre hat sich MKE zu einem Komplettanbieter in den Bereichen Metall- und Kunststoffverarbeitung mit einer breitgefächerten Produkt- und Leistungspalette etabliert.

„Wir sind in die Segmente Automatisierung, Lohnfertigung, Feinwerktechnik, Hydranten und Ventile gegliedert und gehören zum Bereich Automatisierung, der sich auf die Entwicklung sowie Realisierung von Sondermaschinen für Automobilzulieferer spezialisiert hat, insbesondere kunststoffverarbeitende Betriebe“, erklärt Christian Diwald, Teamleiter Konstruktion der Automatisierungssparte. „Unser Spezialgebiet ist die Insert-Technologie, bei der unterschiedliche Bauteile bzw. Metallkomponenten durch Umspritzen mit thermoplastischem Kunststoff zusammengefügt werden. Für die Fertigung solcher Hybridbauteile, die sich mit dem klassischen Spritzguss nur schwer herstellen lassen, entwickeln wir Automationslösungen“, wird er präziser.

Rotormontage automatisiert

Eine der Entwicklungen, die MKE in diesem Zusammenhang auf den Weg brachte, ist eine automatisierte Produktionsanlage für Rotoren von DC-Motoren, die in Lüftern für Kfz-Kühler eingesetzt werden. Ein wesentlicher Anlagenbestandteil ist ein Rundtisch mit mehreren Stationen, auf dem die Magneten vor dem Umspritzen mit Kunststoff in die Rotoren für den Gleichstromantrieb eingesetzt werden. Dabei muss sichergestellt sein, dass die insgesamt acht Magneten die richtige Ausrichtung haben.
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Die Aufnahme für den Rotor, auf den die acht Magnete mit abwechselnder Polarität aufgesetzt werden. Mit dem abschließenden Auflegen und Verpressen eines Eisenpakets ist das Insert-Element für das Kunststoffgehäuse fertiggestellt.

Die Aufnahme für den Rotor, auf den die acht Magnete mit abwechselnder Polarität...



Christian Diwald verdeutlicht anhand der einzelnen Rundtischstationen, was hiermit konkret gemeint ist: „Die erste Station dient zur Reinigung der Rotor-Aufnahme, um eventuelle Rückstände aus dem vorherigen Fertigungszyklus zu beseitigen. Danach werden die ersten vier Magnete mit einheitlicher Ausrichtung aller Pole – z. B. Nordpol nach oben – aufgesetzt. An der dritten Station folgen die nächsten vier Magnete mit umgekehrter Polarität – z. B. Südpol nach oben. Im Anschluss wird ein Eisenpaket aufgelegt und verpresst. Dies ist das Insert-Element für das Kunststoffgehäuse. Die Prüfung der korrekten Magnetpolausrichtung erfolgt schließlich an der fünften Station“, erklärt er. „Korrekt“ bedeutet in diesem Fall, dass die Polarität, also der Nord- und Südpol, unmittelbar benachbarter Magneten jeweils abwechselnd ausgerichtet sein muss. Da diese Prüfung in einem laufenden Fertigungsprozess erfolgen soll, suchte MKE nach einer passenden Lösung.

Der Einsatz von Magnetfeldmessgeräten, die sowohl die Feldstärke als auch die Polarität erfassen, wurde nach Aussagen des Konstruktionsleiters von Anfang an verworfen: „Da die Feldstärke bereits zuvor an einer anderen Stelle der Anlage geprüft wird, war sie für uns nicht relevant. Außerdem sind Magnetfeldmessgeräte nicht nur aufwendig und teuer, sondern darüber hinaus auch für den betreffenden Anlagenbereich zu groß. Wir benötigten für die Prüfstation stattdessen eine Lösung mit hoher Packungsdichte“, verrät er.

Kompakte Lösungen erkennen Nord- und Südpol

Eine
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Kompakt und wirtschaftlich: Die Lösung von ipf electronic passt sich ideal in das Gesamtkonzept der Anlage ein.

Kompakt und wirtschaftlich: Die Lösung von ipf electronic passt sich ideal...

gleichsam wirtschaftliche wie kompakte und zudem leicht integrierbare Lösung hatte stattdessen Thomas Wally, der Applikationsspezialist für Österreich von ipf electronic, parat. Für die Prüfstation der Sondermaschine von MKE entwickelten die Ingenieure des Sensoranbieters einen Prototypen zur Süd- und Nordpolerkennung auf Basis der unipolaren Magnetsensoren MC080180 und MC080185.

Die schlanken Geräte in Baugröße M8 (Länge 59 mm) integrieren die gesamte notwendige Elektronik und lassen sich als Gewindegeräte nach Euronorm problemlos in bereits bestehende Applikationen integrieren. Aufgrund ihrer Metallhülse aus VA, der Schutzklasse IP67 und einem Einsatztemperaturbereich von -25° bis +75° C eignen sich diese Sensoren außerdem für viele Anwendungen, in denen besonders robuste Lösungen gefordert sind. Die magnetische Empfindlichkeit beider Geräte beträgt ca. 10 mT.

Prüfung mit Plausibilitätskontrolle

Gemäß der Anzahl der zu kontrollierenden Magneten verfügt die Prüfstation des Rundtisches über insgesamt acht Sensoren, wobei sich jeweils ein MC080180 und MC080185 zur Erkennung des Süd- respektive Nordpols abwechseln. Die digitalen Signale der einzelnen Geräte werden in der SPS der Sondermaschine separat verarbeitet. Ergibt die Prüfung eine falsche Polarisation eines Magneten, wird die Anlage von der SPS sofort gestoppt, um die Produktion von Ausschuss noch vor dem Umspritzen zu vermeiden.

Ist das Gesamtergebnis der Prüfung korrekt, veranlasst
die Maschinensteuerung eine Gegenkontrolle. „Eine zusätzliche Maßnahme, um die Zuverlässigkeit der Station zu erhöhen“, wie Christian Diwald betont. „Denn hierbei werden die Sensoren um 45° gedreht, sodass sie im Vergleich zur ersten Prüfung nun die umgekehrten Ergebnisse liefern müssen. Mit dieser Plausibilitätskontrolle stellen wir die einwandfreie Funktion der Station sicher, indem wir z. B. einen defekten Sensor, ein loses Kabel oder einen Kabelbruch ausschließen“, erklärt der Applikationsspezialist.

Ideale Integration ins Gesamtkonzept

Die Automationslösung von MKE ist auf die Fertigung von rund 240 Rotoren pro Stunde ausgelegt. Da die Polaritätsprüfung der Magneten eines Rotors lediglich Zehntelsekunden benötigt, passt sich die Lösung für die Prüfstation ideal in das Gesamtkonzept der auf eine hohe Produktivität ausgelegten Sondermaschine ein. „Mit den unipolaren Magnetsensoren konnten wir eine überaus wirtschaftliche und zugleich kompakte Prüfstation realisieren, die einen entscheidenden Beitrag zur Prozesssicherheit unserer kompletten Anlage leistet“, kommentiert Christian Diwald die erfolgreiche Zusammenarbeit mit ipf electronic.



Die Prüfstation verfügt über insgesamt acht Sensoren, wobei sich jeweils ein MC080180 und ein MC080185 für die Erkennung des Süd- respektive Nordpols abwechseln.
Die Aufnahme für den Rotor, auf den die acht Magnete mit abwechselnder Polarität aufgesetzt werden. Mit dem abschließenden Auflegen und Verpressen eines Eisenpakets ist das Insert-Element für das Kunststoffgehäuse fertiggestellt.
Kompakt und wirtschaftlich: Die Lösung von ipf electronic passt sich ideal in das Gesamtkonzept der Anlage ein.



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