Kompakte, flexible Sensorik von ipf electronic für das Teilehandling

Die kompakten optischen Sensoren der Reihe OTQ ermöglichen eine einfache Montage seitlich der Greiferstationen.

Die Rico Elastomere Projecting GmbH mit Sitz in Thalheim (Oberösterreich) ist auf die Entwicklung und den Bau von Spitzgießwerkzeugen, die Automation von Spritzgießmaschinen sowie die Herstellung von Elastomerteilen spezialisiert. Grundsätzlich können die Kunden die Lösungen in ihrer eigenen Produktion einsetzen. Viele beauftragen aber auch Rico mit der Fertigung ihrer Spritzgießteile im Ein-, Zwei- oder Mehrkomponentenspritzgießen, wobei immer auch Flüssig- und Feststoffsilikone verarbeitet werden.

Achtfach-Handlingkopf mit Greiferstationen zur beschädigungsfreien Entnahme von Spritzgussteilen aus einer Maschine.

Robuste Sensorik zur Abfrage von Greiferstationen

Wie bereits erwähnt, ist die Automation ein Spezialgebiet des Unternehmens. Hierfür werden u. a. robotergestützte Handlingköpfe zur Entnahme von Spritzgießteilen aus einer Maschine entwickelt. Die Anzahl der in den Handlingköpfen integrierten Greiferstationen zur beschädigungsfreien Handhabung solcher Teile variiert je nach deren Komplexität und Größe.

Zur Abfrage der Greiferstationen werden optische Sensoren benötigt, die den kurzzeitig beim Handling an einer Spritzgießmaschine einwirkenden Temperaturen von bis zu +70° standhalten können. Die Sensoren sollen zunächst überwachen, ob alle Teile aus dem Spritzgießwerkzeug 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 Spritzgießteile stellt die Sensorik im Hinblick auf die nächste Teileentnahme aus dem Werkzeug außerdem sicher, dass sämtliche Greiferstationen im Handlingkopf leer sind.

Dieser komplexe Handlingkopf integriert mehr als 50 Sensoren, deren digitalen Signale über Logikmodule von ipf electronic zusammengefasst werden.

Gesucht: kompakte und vielseitige Lösung

Zuvor hatten man bei Rico zur Überwachung der Greiferstationen optische Sensoren im Einsatz, deren Elektronik aber den höheren Temperaturen an der Spritzgießmaschine auf Dauer nicht standhielt. Daher wandte sich das Unternehmen an den Applikationsspezialisten von ipf electronic, Thomas Wally, um eine Alternative zu den anfälligen Sensoren zu erhalten. 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 Rico entwickelten kundenspezifischen Automationslösungen im Hinblick auf die Größe der Teile, die man damit handhaben will, grundsätzlich unterschiedlich sind, benötigte das Unternehmen zudem flexible Taster mit einstellbarem Schaltabstand. Somit ist man in der Lage, einen einheitlichen Sensortypen sehr universell für verschiedene Handlingköpfe einsetzen zu können.

Statt interner Verdrahtung übernimmt die integrierte Elektronik des VL150102 die UND-Verknüpfung der Sensorausgänge, sodass stets „saubere“ Signale an der Steuerung anliegen.

Optische „Winzlinge“ für den Industrieeinsatz

Die Wahl fiel schließlich auf die optischen Sensoren OTQ80100 und OTQ80200 von ipf electronic, da sie sämtliche Anforderungen seitens Rico erfüllten. Die mit Rotlicht arbeitenden Sensoren in IP67 sind mit 8,2 x 25 x 12 mm äußerst kompakt gebaut und u. a. 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. Last, but not least, ist der Schaltabstand der Sensoren manuell im Bereich von 6 bis 14 mm einstellbar.

Hohe Flexibilität für eine Vielzahl an Lösungen

Rico verwendet die optischen Sensoren von ipf electronic bereits seit mehreren Jahren und hat 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 lassen sich die Geräte sehr flexibel in unterschiedlichen Handlingköpfen einsetzen, sodass man mittlerweile schätzungsweise mehrere Hundert dieser Sensoren im Einsatz hat.

Viele Signale mit Logik verarbeiten

ipf electronic verfügt über ein sehr breit gefächertes Produktspektrum. Daher mag es nicht verwundern, dass im Zuge der partnerschaftlichen Zusammenarbeit auch andere Lösungen des Sensorspezialisten auf das Interesse von Rico stießen.

So befinden sich unter den von Rico entwickelten Handlingköpfen sehr komplexe Lösungen mit sehr vielen Sensoren für verschiedenste Abfragen. Um die Fülle an digitalen Sensorsignalen trotz begrenzter Anzahl an Steuerungseingängen verarbeiten zu können, werden Logikmodule von ipf electronic eingesetzt.

Integrierte Elektronik statt interner Verdrahtung

In einem konkreten Fall wurden in einem Handlingkopf mit mehr als 50 Sensoren insgesamt acht Logikmodule vom Typ VL310108 mit verschiedenen Funktionen u.a. 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 VL150102. 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 letztendlich die gesamte Verdrahtung am Handlingkopf maßgeblich vereinfachte. Durch die Lösungen von ipf electronic konnte Rico auch hier trotz einer Vielzahl an Sensoren eine kompakte Handling-Automation realisieren.