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Inhaltsverzeichnis
1. Effizienz mit hochgenauer Messung
2. Gebergeometrie erweitert den Messbereich
3. Flexibilität dank absoluter Positionierung
4. Kontaktlos für hohe Sicherheit
5. Ganzheitlicher Blick auf die Prozessautomation
6. Induktive Kopplung für Systemintegration ohne Kabel
7. Nächster Schritt jetzt machbar: Machine Learning und KI
8. Werkstückbearbeitung automatisieren
Effizienz mit hochgenauer Messung
In der digitalen Fabrik mit ihren automatisierten Prozessen ist alles eine Frage der Kommunikation. Gefordert ist insbesondere die Sensorik – und auch manche Aktoren müssen „zum Reden“ gebracht werden. „Die Sensorik ist ein Schlüssel, um Prozesse für die Automation zu erschließen“, sagt Tobias Schneider, Business Development bei SMW-Autoblok. „Für eine funktionale Automation müssen Sensoren idealerweise drei Eigenschaften erfüllen: Sie müssen ein hohes Maß an Effizienz, Flexibilität und Sicherheit bieten – erst dann ermöglichen sie eine zuverlässige Integration in das Produktionssystem.“ Das Unternehmen entwickelt deswegen mit der Geschäftseinheit SMW-electronics ein eigenes Sensorikportfolio, um eigene Ansätze umsetzen und die Integration in die Spanntechnik sicherstellen zu können.
Gebergeometrie erweitert den Messbereich
Bild: SMW-Autoblok
So kann SMW-Autoblok etwa mit den Sensoren der Reihe LPS 4.0 (Lineares Positioniersystem) die Effizienz deutlich erhöhen. Sie decken einen größeren Messbereich als andere Sensoren vergleichbarer Größe ab. Das Besondere dabei ist die Gebereinheit: Ist sie bei anderen Wegmesssystemen üblicherweise rechteckig, verfügt sie beim LPS über eine spitzförmige Geometrie. Die rechteckige Grundform wird beidseitig abgewinkelt, der Messbereich dadurch entscheidend vergrößert. „Wir können somit weiter in die Endlagen fahren und erzielen auf diese Weise ohne Mehraufwand eine höhere Genauigkeit in der Messung“, erklärt Tobias Schneider. Die Gebereinheiten für das LPS sind zwischen 11 und 19 mm breit; je nach LPS-Variante sind damit Messbereiche von derzeit bis zu 120 mm realisierbar.
Flexibilität dank absoluter Positionierung
Ein hohes Maß an Flexibilität erzielen die SMW-Sensoren vor allem aufgrund ihrer Positioniereigenschaften. Neben klassischen PNP-Sensoren, die bei Erreichen der Position ein digitales Signal ausgeben, bietet SMW auch Sensoren mit analoger Signalausgabe von 0 bis 10 V oder 4-20 mA. Während digitale Signale vor allem für die reine Anwesenheitskontrolle geeignet sind, da sie zwischen zwei Werten – 0 oder 1, „vorhanden“ oder „nicht vorhanden“ – unterscheiden, können analoge Signale eine Veränderung des Messwerts abbilden. Dadurch sind sie in der Lage, jede Position kontrolliert anzusteuern – beispielsweise innerhalb eines Spannhubs.
Wie das in der Praxis aussehen kann, zeigt die selbstzentrierende Lünette von SMW für Drehmaschinen. Konnte bei einer konventionellen Messung mittels Näherungsschalter bislang die Endlage abgefragt werden, ermöglicht das Ultraschall-Wegmesssystem USP 4.0 nun ein kontrolliertes Anfahren auch von Zwischenpositionen der Lünettenhebel.
Kontaktlos für hohe Sicherheit
Bild: SMW-Autoblok
Einen hohen Stellenwert hat in der Entwicklung auch die Sicherheit der Automationsprozesse. SMW setzt ausschließlich auf berührungsfreie Messmethoden. Diese sind verschleiß- und wartungsfrei, was ungeplante Stillstandzeiten verringert und die Anlagenverfügbarkeit erhöht. Das Wegmesssystem USP 4.0 misst beispielsweise den Abstand zu Objekten mittels Ultraschallwellen. Dabei können die Objekte aus unterschiedlichen Materialien bestehen, selbst die Oberfläche flüssiger Medien erfasst das USP. Die Sensoren der SMW-Reihen LPS 4.0 und IPS 4.0 messen ebenfalls kontaktlos. Ihre Wegmessung erfolgt induktiv mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes.
Ganzheitlicher Blick auf die Prozessautomation
„Eine effiziente wie verlässliche Sensorik ist gut – aber letztlich nur ein Teil einer funktionalen Automation“, fährt Schneider fort. „Deswegen entwickeln wir auch prozessnahe Lösungen, mit denen sich unsere Sensoren in das Produktionssystem einbinden lassen.“ Induktive Koppelsysteme bieten hier den Vorteil, dass sie Energie und Signale berührungslos zwischen mobilen und stationären Einheiten übertragen. Der Austausch erfolgt über einen Luftspalt und damit komplett abriebfest ohne Kabel, Stecker oder Schleifringe. Das macht die Systeme nicht nur verschleiß- und wartungsfrei, sondern ermöglicht auch die Bewegungsfreiheit der mobilen Einheiten.
Induktive Kopplung für Systemintegration ohne Kabel
Je nach Anwendung sind verschiedene Formate der induktiven Koppelsysteme erhältlich, die SMW auf Wunsch auch gemeinsam mit der Sensorik oder weiteren Komponenten als umfassende Turnkey-Solution aus einer Hand anbietet.
- Das kubische Koppelsystem C40 ist vor allem für Greifwechselsysteme im End-of-Arm-Tooling und für Wechselpaletten in der Intralogistik geeignet. Die scheibenförmigen Koppelsysteme der F-Reihe sind in beide Richtungen endlos rotierbar, was sie vor allem für den Einsatz in Werkzeug-, Verpackungs- oder auch in Automationsprozessen in der Medizintechnik prädestiniert.
- Das jüngste Beispiel ist die Hybrid Rotary Union (HRU). Die Hybrideinheit ist in der Lage, neben der induktiven Energie- und Signalübertragung auch eine Versorgung mit Luft, Öl oder Kühlmittel herzustellen. Auch hier ist eine endlose Rotation möglich, selbst bei hohen Drehzahlen.
Bild: SMW-Autoblok
„Zum Teil erschließen solche Systemlösungen Anwendungen für die Automation, die zuvor für die Robotik nicht zugänglich waren“, betont Schneider. Als Beispiel nennt er die Messmethode der Luftanlagenkontrolle, mit der mittels Unterbrechung eines Luftstroms die Anwesenheit beziehungsweise korrekte Positionierung von Werkstücken erfasst wird. Diese funktioniere lediglich bis 20 µm. Um verlässlich zu arbeiten, müsse das Automationssystem aber die genaue Position des Objekts kennen. Eine Messung per Ultraschall oder Induktion erweitert diesen Bereich erheblich – die Information dazu wird dann induktiv via Koppelsystem an die Steuerungsebene der digitalen Fabrik übertragen.
Nächster Schritt jetzt machbar: Machine Learning und KI
Die Koppelsysteme sieht Tobias Schneider als wichtigen Ausgangspunkt für den nächsten Schritt: „Dieser wird in Richtung künstliche Intelligenz (KI) und Machine Learning gehen.“ Eine KI könne dann beispielsweise aus regelmäßig auftretenden Fehlern bei der automatischen Werkstückpositionierung Handlungsempfehlungen ableiten und eigenständig eine Qualitätssicherung durchführen. Schneider ist sich sicher: „Ohne das effiziente, genaue und sichere Erfassen sowie Übertragen von Signalen wäre dieser Schritt undenkbar.“ (co)
Werkstückbearbeitung automatisieren
Als Hersteller von Spannsystemen hat SMW-Autoblok mit der Gründung der Geschäftseinheit SMW-electronics bewusst in die Entwicklung digitalisierter Komponenten investiert. Aus dem konventionellen Spannmittelhersteller wird durch die Kombination von Mechanik, Elektronik und Software ein Hightech-Prozessanbieter.
Der Schwerpunkt von SMW-electronics liegt auf Sensorlösungen für die Werkstücküberwachung in Spannsystemen. Kerntechnologiefelder von SMW-electronics sind Induktivkoppler (berührungslose induktive Energie- und Datenübertragungssysteme), smarte Sensorik, Software und Mechatronik.
