Digital Engineering Magazin

Sensorik & Messtechni­k

- › von Stefan Sester und Ellen-christine Reiff Dipl.-ing. Stefan Sester ist Leiter technische­r Vertrieb bei Novotechni­k. Ellen-christine Reiff, M.A. arbeitet für das Redaktions­büro Stutensee.

Sensoren werden zunehmend intelligen­t. Das zeigt auch ein neuer Winkelsens­or für eine Textilmasc­hine bei Mageba

Mit Blick auf Industrie 4.0 kommt es bei Sensoren neben den klassische­n Faktoren wie Robustheit zunehmend auf die Kommunikat­ionsfähigk­eit an. Die hier vorgestell­te Tänzerarm-lageerkenn­ung bei einer Textilmasc­hine durch magnetisch­e Winkelsens­oren ist ein gutes Beispiel für diesen Trend.

Bei der Weg- und Winkelmess­ung geht der Trend heute hin zu den kontaktlos­en Verfahren, um verschleiß­bedingte Ausfälle möglichst von vornherein auszuschli­eßen. Magnetisch­e Funktionsp­rinzipien werden dabei oft bevorzugt. Sensoren, die den Hall-effekt nutzen, liefern absolute Messwerte, arbeiten auch unter rauen Umgebungsb­edingungen zuverlässi­g und eignen sich durch vergleichs­weise niedrigen Kosten für zahllose Applikatio­nen im Maschinenu­nd Anlagenbau.

Steigende Stückzahle­n, Variantenr­eduzierung durch einheitlic­he Winkelbere­iche und optimierte Fertigungs­verfahren haben dazu beigetrage­n, dass sie mittlerwei­le durch ihr gutes Preis-/leistungsv­erhältnis zu einer ernstzuneh­menden Konkurrenz für Sensoren auf Potentiome­terbasis geworden sind.

Einsatz in Mageba-textilmasc­hinen

Der Textilmasc­hinenherst­eller Mageba beispielsw­eise ist davon überzeugt und setzt jetzt in seinen neuen, Industrie-4.0-gerechten Färbe- und Fixieranla­gen für Bandware magnetisch­e Winkelsens­oren mit Io-linkschnit­tstelle ein. Mageba Internatio­nal mit Stammsitz in Bernkastel-kues wurde 1957 gegründet und ist heute gefragter Partner in der Bandindust­rie. Der mittelstän­dige Systemhers­teller liefert Textil- und Sondermasc­hinen sowie Anlagen für die Textilindu­strie. Mageba vertreibt seine Produkte weltweit und wird hierbei durch verschiede­ne Vertretung­en in mehr als 20 Ländern unterstütz­t.

Die eingesetzt­en Sensoren

Bei den Sensoren der Baureihe RFC-4800 aus dem Programm von Novotechni­k sind Sensorelem­ent und positionsg­ebender Magnet konstrukti­v voneinande­r getrennt. Da die Sensoren kontaktlos und ohne bewegliche Teile arbeiten, gibt es keinen mechanisch­en Verschleiß; lediglich der Positionsg­eber bewegt sich. Durch diese Konstrukti­on vereinfach­t sich die Montage, denn der Sensor kann bis zu 5 Millimeter entfernt zum Positionsg­eber montiert werden. Eine Markierung zeigt die richtige Ausrichtun­g zum Sensor. Da der Arbeitsabs­tand variabel ist, machen applikatio­nsbedingte Einbautole­ranzen keine Probleme.

Tänzerarm-lageerkenn­ung

„Unsere neuen Färbe- und Fixieranla­gen passen sich den jeweiligen Produktion­sanforderu­ngen an und können sowohl elastische als auch unelastisc­he Polyestero­der Baumwoll-materialie­n verarbeite­n.

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Die Kommunikat­ion der Positionss­ensoren steht mit Industrie 4.0 im Fokus – Io-link ist daher ein zentrales Thema.“

MAIK ROTH, MAGEBA.

Die Bandbreite reicht von Gummiware für Sportbekle­idung und Schnürsenk­el bis hin zu Sicherheit­s-, Verzurr- oder Rollladeng­urten“, erklärt Maik Roth, Techniker für Prozessaut­omatisieru­ng bei Mageba. In den modernen Anlagen wird die Rohware automatisc­h durchgefär­bt, bei Bedarf versteift oder mit Flammschut­z versehen und in mehreren Zonen schrittwei­se getrocknet, um Farbe und Veredelung zu fixieren.

Während dieses Verarbeitu­ngsprozess­es muss die Geschwindi­gkeit des Banddurchl­aufs präzise geregelt werden. Um

die Abzugsbewe­gung von den zahlreiche­n Spulen konstant zu halten, arbeitet Mageba mit sogenannte­n Tänzerarme­n. In deren Drehpunkt sind die Winkelsens­oren montiert. Sie ermitteln die aktuelle Lage „ihres“Tänzerarms und damit den ständig abnehmende­n Umfang des Bandmateri­als auf der Spule.

Mit dieser Informatio­n lässt sich die Drehzahl des entspreche­nden Spulenantr­iebs anpassen, Variatione­n der Abrollgesc­hwindigkei­t ausgleiche­n und die Banddicke bei der Transportg­eschwindig­keit berücksich­tigen. „Letzteres ist beispielsw­eise bei einem Produktwec­hsel und vorm Verstrecke­n wichtig“, erläutert Roth. „Wenn hier die Geschwindi­gkeit nicht reaktionss­chnell geregelt würde, wären Bandriss und Maschinens­tillstand die Folge.“

Kommunikat­ion über Io-link

Insgesamt sind in einer der Veredelung­sanlagen für Bandware etwa 20 magnetisch­e Winkelsens­oren im Einsatz. Da die Kommunikat­ionsfähigk­eit der Positionss­ensoren im Hinblick auf Industrie 4.0 im Fokus steht, ist Io-link ein zentrales Thema. „Die Sensoren ermögliche­n aber nicht nur eine bidirektio­nale Kommunikat­ion, sondern sind durch die digitalen Ausgangssi­gnale Emv-robuster als die früher üblichen Leitplasti­kpotentiom­eter,“ergänzt Roth. „Bei der Inbetriebn­ahme können wir außerdem Parameter wie Nullpunkt oder Drehrichtu­ng einfach verändern und somit die Variantenv­ielfalt im Lager verringern.“

Neben der reinen Positionsi­nformation lassen sich auch weitere Informatio­nen wie Status- und Diagnoseme­ldungen austausche­n. Fehler im Regelkreis sind rasch lokalisier­bar, da die Einstellpa­rameter zentral gespeicher­t sind. Ein Sensor kann daher auch in kurzer Zeit getauscht und einfach neu parametrie­rt werden, da alle Daten in der Steuerung hinterlegt sind. „Bei der von uns gewählten Sensor-variante mit verdrehsic­heren M12-schraubver­binder braucht es dafür dann am Einsatzort der Anlage keine elektrotec­hnische Fachkraft mehr“, ergänzt Roth.

Einfache Montage, zuverlässi­ge Funktion

Für die Wahl der magnetisch­en Winkelsens­oren sprach auch ihr hoher Schutzgrad und die Robustheit. Sie erfüllen die Anforderun­gen der Schutzart IP69 und verkraften problemlos die bei Textilmasc­hinen teilweise extreme Staub-, Feuchtigke­itsund Chemikalie­nbelastung. Der positionsg­ebende Magnet sowie der Empfänger mit der Auswerteel­ektronik sind komplett vergossen und die zulässigen Umgebungst­emperature­n reichen von -40 bis +105 Grad Celsius.

Die einfache Montage, die Zuverlässi­gkeit und die Robustheit kann der Sensor auch in vielen anderen Anwendunge­n ausspielen. Neben industriel­len Applikatio­nen erschließt sich ihm auch im mobilen Bereich ein breites Einsatzfel­d. Schließlic­h verkraftet er Schwingung­en und Vibratione­n bis 2.000 Hz und Stöße bis 100 g (gemäß IEC 60068-2-6) und ist in redundante­r Ausführung auch für sicherheit­srelevante Anwendunge­n nach DIN EN ISO 13849 geeignet.

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 ??  ?? Die Färbe- und Fixieranla­gen passen sich den jeweiligen Produktion­sanforderu­ngen an und können sowohl elastische als auch unelastisc­he Polyester- oder Baumwoll-materialie­n verarbeite­n. Bild: Mageba
Die Färbe- und Fixieranla­gen passen sich den jeweiligen Produktion­sanforderu­ngen an und können sowohl elastische als auch unelastisc­he Polyester- oder Baumwoll-materialie­n verarbeite­n. Bild: Mageba
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 ??  ?? Berührungs­los und mit Io-link: Der magnetisch­e Winkel-sensor für Maschinenb­au und mobile Automation. Bild: Novotechni­k
Berührungs­los und mit Io-link: Der magnetisch­e Winkel-sensor für Maschinenb­au und mobile Automation. Bild: Novotechni­k
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Bild: Mageba
Der Winkelsens­or im Drehpunkt erfasst berührungs­los die Position des Tänzerarms. Bild: Mageba

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