Präzise positioniert

Sensorik

Positionssensorik – Die Erfassung der Kolbenposition von Pneumatikzylindern benötigt oft keine kompletten Wegmesssysteme. Analoge Positionstransmitter sind eine kostengünstige Alternative.

09. September 2009

Ein wichtiges Element pneumatischer Antriebssysteme sind Sensoren zur Erfassung der aktuellen Kolbenposition. Häufig dienen dazu inkrementale Wegmesssysteme, magnetostriktive Wegsensoren oder am Antrieb montierte Potentiometer, die die Position des Kolbens auf der gesamten Hublänge messen. In vielen Fällen sind derartige Systeme jedoch zu aufwendig und zu teuer. So genügt es bei Robotersystemen, Pick-&-Place-Applikationen und anderen automatisierten Anwendungen häufig völlig, den Verfahrweg des Kolbens innerhalb eines kürzeren Bereiches mit hoher Genauigkeit zu messen.

Verschleißfrei und exakt

Eine kostengünstige Alternative für diese Aufgabe hat deshalb jetzt der Esslinger Pneumatikspezialist Festo vorgestellt: Dessen kompakte Positionstransmitter der SMAT-Familie erfassen die Kolbenposition berührungslos und verschleißfrei in einem Bereich bis zu 50 Millimeter und schließen damit die Lücke zwischen kompletten Wegmesssystemen und einfachen Zylinderschaltern. Die Transmitter werden in der Nut des Zylinders montiert und nutzen das Magnetfeld des vorhandenen Kolbenmagneten. Sie arbeiten unabhängig von dessen Polarisierung und erkennen automatisch, wenn der Kolben außerhalb des Erfassungsbereiches ist. Damit kann der Antrieb ein Objekt nicht nur bewegen, greifen oder halten, sondern zugleich auch qualitativ erfassen. Da das wegproportionale analoge Ausgangssignal des Positionstransmitters in der SPS verarbeitet wird, lassen sich beliebig Schaltpunkte setzen oder Schaltfunktionen wie etwa Hysterese- oder Fensterkomparatoren programmieren.

Komplett in der Zylindernut

Ideal geeignet für Standardzylinder ist der Typ SMAT-8E, bei dem die Gehäuselänge dem Erfassungsbereich entspricht. Auf kleinen Greifern und Kurzhubantrieben ist diese Bauform daher nur eingeschränkt einsetzbar, weil sie bei kurzen Hüben aus der Nut des Pneumatikzylinders herausragt. Für solche Fälle empfiehlt sich der Typ SMAT8M, dessen maximaler Erfassungsbereich von 40 Millimeter unabhängig ist von der Gehäuselänge und der damit komplett in der Zylindernut verschwindet. Da der Kolbenhub bei Greifern und Kurzhubzylindern meist im Bereich von 5 bis 20 Millimeter liegt, erfassen die Transmitter hier den gesamten Hub. Bei größeren Kolbenhüben unterscheidet eine integrierte Out-of-Range-Erkennung, ob sich der Kolben oberhalb oder unterhalb des Erfassungsbereichs befindet.

Beim Einsatz auf Greifern erfassen die Transmitter die Kolbenposition mit einer Reproduzierbarkeit von ±0,025 Millimeter, auf Standardantrieben mit ±0,1 Millime-ter. Damit werden Objekte beim Einpres-sen, Spannen, bei der Lage- und Positionserkennung, der Separierung von Gut- und Schlechtteilen sowie beim Werkstückwechsel sicher erfasst. Die analoge Rückmeldung der Greifbackenstellung ermöglicht bereits beim Greifen eine qualitative Aussage über das gegriffene Teil für die Prozesssteuerung. Zudem entfällt das bisher erforderliche Absetzen des Teils zum Erfassen mit zusätzlichen Messsystemen.

Beliebig Schaltpunkte setzen

Das analoge Ausgangssignal eignet sich zudem zur freien Generierung von Schaltpunkten im Abstand von wenigen Millimetern, was bei Zylinderschaltern in der gleichen Nut durch deren Baulänge begrenzt ist und bei versetzter Montage in gegenüberliegenden Nuten aufgrund der langen Schaltwege und wegen ihrer Hysterese nicht möglich ist. bt

Erschienen in Ausgabe: 5-6/2009