Konstruktion Sensoren mit eingebautem Zeitvorteil

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Der Weg vom Design bis zur Inbetriebnahme einer Maschine sollte so einfach und effizient wie möglich sein. Auch im Sensorbereich gibt es Lösungen, die Konstrukteure und Monteure schneller ans Ziel bringen. Ein Beispiel sind optische Sensoren, die eine Feinjustierung nach der Montage überflüssig machen.

Je größer der Zeitdruck, desto kostbarer sind eingesparte Arbeitsstunden. Das gilt besonders im Maschinenbau mit seinen teilweise sehr kurzen Lieferfristen. Für Projektmanager und Konstrukteure ist daher die Suche nach zeitsparenden Lösungen essenziell. Wo stecken also die größten Zeitfresser zwischen Konstruktion und Inbetriebnahme einer Maschine oder Anlage? An welchen Stellen lassen sich mit smarten Lösungen Fehlerquellen ausschalten, Arbeitsschritte verkürzen und wertvolle Zeit gewinnen?

Potenzial steckt in jedem Schritt von der Konstruktionsidee bis zur Montage. In diesem Fachartikel zeigen wir Beispiele, wie intelligente Sensorlösungen zeitraubende Fehler und Frust zu vermeiden helfen und Projekte beschleunigen.

Fehlerquelle konstruierter Strahlverlauf

Für die Objekterkennung wählen Ingenieure gerne Lichtschranken oder Lichttaster. Diese detektieren in Maschinen und Anlagen präzise, kontaktlos und mit kurzen Ansprechzeiten. Damit das wie geplant funktioniert und der Lichtstrahl des Sensors die richtige Zielregion trifft, hat ein Konstrukteur vorab einige Hürden zu nehmen:

• 1. In der Entwurfsphase konstruiert der Ingenieur in der CAD-Software den Strahlverlauf des Sensors. Hierzu muss er Schielwinkel oder Toleranzen heraussuchen, interpretieren und konstruieren.

• 2. Bei der Montage des Sensors zeigt sich, ob die Konstruktion mit der Realität übereinstimmt. Neben falscher Interpretation und Übertragung der Daten können auch produktionsbedingte Toleranzen oder fehlende Daten zu Fehlern führen. Je genauer die Daten mit der Realität übereinstimmen, desto größer ist die Chance, dass der Sensor nicht ausgerichtet werden muss.

• 3. Im nächsten Schritt geht es an die Ausrichtung des Sensors in der Maschine. Der Sensor muss so montiert sein, dass der Lichtstrahl die Zielregion exakt trifft. Bei einer Reflexions-Lichtschranke ist dies der gegenüberliegende Reflektor. Das klingt einfach, kostet in der Praxis aber Zeit. Denn es kann viele Arbeitsschritte erfordern, bis der Lichtstrahl genau trifft.

Referenzierter Lichtstrahl spart Zeit in der Konstruktionsphase

Die drei Arbeitsschritte oben lassen sich deutlich abkürzen, wenn der Strahlverlauf nicht manuell konstruiert werden muss und der Sensor eine vordefinierte Ausrichtung der optischen Achse hat – wie bei Sensoren von Baumer. Der Lichtstrahl ist hier per Design exakt auf die Befestigungslöcher referenziert, sodass die einzelnen Bauteiltoleranzen aufgehoben werden. Als Ergebnis ist der Lichtstrahl über die gesamte Sensorserie mit gleichbleibender Genauigkeit garantiert. Dieses „q Target“ genannte Merkmal ermöglicht eine schnelle und einfache Montage ohne Feinjustierung sowie einen unkomplizierten Sensoraustausch.

Mit der garantierten Ausrichtung der optischen Achse lässt sich bereits in der Konstruktionsphase Zeit gewinnen. Denn Baumer liefert bei optischen Sensoren, wie beispielsweise bei O200, O300, O500 sowie OT300 und OT500, 3D-CAD-Daten mit integriertem Strahlverlauf. Ingenieure müssen diesen also nicht mühsam aus Datenblättern nachzeichnen, sondern übernehmen einfach die gelieferten Daten – Strahlaustritt, Blindbereich, Erfassungsbereich inkl. maximaler Abweichung, Empfangsbereich – in ihr CAD-Modell. Das eliminiert Fehlerquellen und reduziert den Zeitaufwand. Dank „q Target“ entsprechen die Strahlverläufe des CAD-Modells zuverlässig der Realität, was eine zeitsparende Durchgängigkeit von der Planung bis zur Montage garantiert. Kurz gesagt: Der Sensor wird montiert wie konstruiert – ohne zusätzliche Ausrichtung.

Zeitgewinn auch bei Montage und Austausch der Sensoren

Ein Praxisbeispiel veranschaulicht den Zeitgewinn dieser smarten Lösung von Baumer: Ein Kunde aus dem Intralogistikbereich installierte 14.000 optische Sensoren bei automatisierten Kommissionierungsmodulen. Aufgrund der ausgerichteten optischen Achse „q Target“ kann er auf die Sensorausrichtung verzichten und spart somit pro Sensor etwa fünf Minuten Montagezeit. Der Zeitvorteil summiert sich bei dieser Menge verbauter Sensoren auf einen beachtlichen Wert von 1166 eingesparten Arbeitsstunden. Das entspricht 145 Personentagen.

Für den Kunden war dieser Zeitgewinn ein wichtiges Kriterium für die Wahl der Reflexions-Lichtschranke O300 – zumal sich „q Target“ nicht nur bei der Erstmontage bezahlt macht, sondern auch im laufenden Betrieb. Denn auch bei dem Austausch von beschädigten Sensoren muss der neu montierte Ersatz nicht feinjustiert werden. Übrigens: Analog zum integrierten Strahlverlauf für optische Sensoren stellt Baumer auch für Ultraschallsensoren 3D-CAD-Daten mit der Schallkeule zur Verfügung.

Mit dem Strahlverlauf, der in die 3D-CAD-Daten integriert ist, und der vordefinierten Ausrichtung der optischen Achse („q Target“) liefert Baumer eine gute Vorlage für effiziente Konstruktion, Fertigung und Betrieb von Maschinen und Anlagen. Das One-Box-Design von Baumer ermöglicht dabei volle Flexibilität. Alle Funktionsprinzipien und Lichtquellen sind in derselben Bauform in den drei unterschiedlichen Designs Kunststoff, Hygiene, Washdown lieferbar.

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