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DER KONSTRUKTEUR 5/2016

DER KONSTRUKTEUR 5/2016

SENSORTECHNIK I SPECIAL

SENSORTECHNIK I SPECIAL Distanzen messen Kostengünstige Maschinensteuerung mit analogen Induktivsensoren Martin Dillenburger, Stefan Nelle Welcher Sensor ist unter technischen und wirtschaftlichen Aspekten der Beste für meinen Prozess? Diese Frage mussten sich auch die Konstrukteure des Maschinenbauers Schlafhorst bei der Optimierung der Zuführung in einen Kreuzspulautomaten beantworten. Ihre Antwort in diesem Fall: Distanz messende Induktivsensoren. Wie aufwändig und damit auch kostenintensiv muss eine präzise Prozesssteuerung in der Materialzuführung sein? Diese Frage stellte sich auch der Maschinen - hersteller Schlafhorst aus Nordrhein-Westfalen bei der Optimierung der Zuführung in seinen Kreuzspulautomaten. Die Anforderungen waren klar gesetzt: es wurde nicht nur eine Auflösung von 5 μm benötigt, sondern auch eine große Reichweite von 8 mm mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,015 mm, da die Sensoren direkt am Rüttelförderer montiert werden müssen. Am Ende entschied sich Schlafhorst für die Distanz messenden Induktivsensoren von Baumer. Diese erfüllen nicht nur die gewünschten technischen Anforderungen, sie sind zudem trotz der geforderten Präzision deutlich einfacher in der Montage und Handhabung als andere Alternativen wie z. B. Wirbelstromsensoren. Diese Lösung bedeutet für den Maschinenbauer und Endkunden eine Kosteneinsparung von bis zu 75 %. Für eine optimale Materialzuführung Der deutsche Textilmaschinenhersteller Schlafhorst ist seit über 130 Jahren Weg bereiter für die Produktion von Stapel- Martin Dillenburger und Stefan Nelle, Baumer Group, Frauenfeld (CH) 36 Der Konstrukteur 5/2016

SPECIAL I SENSORTECHNIK Dafür soll mit Hilfe eines analogen Sensors und einer variablen Spannungs- und Frequenzvorgabe über einen Wechselrichter, der Resonanzpunkt und der spätere optimale Arbeitspunkt des Systems bestimmt werden. Bei Schlafhorst standen dafür zu Projektbeginn drei Sensoralternativen zur Auswahl: Beschleunigungssensoren, Geschwindigkeitssensoren und Distanzsensoren. Dabei gab es einige Rahmenbedingung zu beachten: Die Arbeitsfrequenz des Rütteltopfes liegt zwischen 46 und 53 Hz abhängig vom Resonanzpunkt (Fertigung und Material bedingte Toleranzen) und dem Füllgrad des Rütteltopfes. Zur optimalen Messung sollte eine Auflösung von 5 μm und eine Wiederholgenauigkeit von 0,015 mm garantiert werden. Nach einer ersten Analyse waren noch zwei Alternativen aus dem Bereich der Distanzsensorik in der engeren Wahl: Eddy Current Sensoren, auch als Wirbelstromsensoren bekannt und Distanz messende Induktivsensoren. Wirbelstromsensoren garantieren zwar hoch präzise und schnelle Messungen, sind aber durch diese Merkmale auch eine eher teurere und aufwändige Lösung. Bei Schlafhorst hat man sich deshalb nach Abwägung aller Alternativen für den Einsatz eines Distanz messenden Induktivfasergarnen. Um in diesem hart umkämpften Markt auch weiterhin erfolgreich zu bleiben, investiert das Unternehmen kontinuierlich in die Optimierung von Maschinen und Produktionsprozessen. So auch bei der Zuführung von sogenannten Kopsen (spezielle Kunststoffhülsen, mit gesponnenen Ringgarn bewickelt) in automatisierten Kreuzspulautomaten. Dafür bietet Schlafhorst in seinen Maschinen eine intelligente, flexible Materialfluss-Steuerung, die dafür sorgt, dass die Kopsen bedarfsgerecht ohne manuelle Eingriffe verteilt werden. Die Kopsen selbst werden dabei über einen magnetisch erregten Rütteltopf einzeln nach oben gefördert und anschließend lageorientiert dem weiteren Prozess zur Verfügung gestellt. Die Förderleistung des Flachrundförderers am Anfang der Mate rialzuführung ist somit ein zentrales Steuerungsinstrument und bestimmt den weiteren Materialdurchfluss der Maschine. Drei Sensoralternativen zur Auswahl Um die Förderleistung optimal zu steuern, benötigt die Steuerung Informationen über die Schwingfrequenz und den Schwingungshub der Auslenkung des Flach rund för derers. 01 Direkte Abtastung durch den Distanz messenden Induktivsensor am Schwingungselement des Rütteltopfes Der Konstrukteur 5/2016 37

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