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Integrierter Sensor im Aufnahmebolzen erkennt Schweißmuttern

06.08.2008
Die Automobilindustrie setzt zum Verbinden von Blechen häufig Distanz- und Stabilisierungshülsen und Schweißmuttern ein. Deren Vorhandensein muss kontinuierlich überwacht werden. Mit dem neuen Schweißmuttersensor bietet Turck eine prozesssichere Alternative zu bisherigen Messverfahren.

Distanzhülsen und Schweißmuttern sorgen dafür, dass sich Fahrzeugteile wie Rahmen, U-Träger, Autositze oder Tanks konstruktionsgemäß zusammenfügen lassen. Fehlen einzelne Muttern oder Hülsen an der vorgesehenen Stelle, kommt die Produktion zum Erliegen und das Werkstück ist nur noch Ausschuss. Werden die Fehler nicht erkannt und die ungeeigneten Teile weiterverarbeitet, entstehen erhebliche Kosten. Selbst komplette Karosserien können für die weitere Verarbeitung unbrauchbar werden, falls die stabilisierenden Elemente nicht angeschweißt wurden.

Optische Kontrollmethoden sind fehleranfällig und teuer

Um diese teilweise erheblichen Kosten zu vermeiden, ist es unabdingbar, das Vorhandensein der Schweißmuttern oder Stabilisierungshülsen kontinuierlich zu überprüfen. Dazu wurden bislang optische Methoden eingesetzt. Mit Optosensoren oder Kamerasystemen wurden die Metallbolzen erfasst, die an den zuvor festgelegten Positionen jeweils eine Mutter oder Hülse aufnehmen und den Schweißprozess fixieren sollen. Allerdings sind die optischen Systeme fehleranfällig und teuer, deshalb wurden die Kundenanforderungen nach einer vergleichsweise preiswerten einfachen und prozesssicheren Sensorik immer lauter. Turck hat einen robusten Sensor entwickelt, der das Vorhandensein von Schweißmuttern erfasst.

Dabei detektiert der Schweißmutternsensor nicht nur Metall, sondern ersetzt auch den Aufnahmebolzen. Er ist auf die Bedämpfung durch Schweißmuttern ausgelegt und erkennt ferromagnetische Bauteile wie Hülsen, Muttern oder Scheiben. Mit einem Messinggehäuse erfüllt der Sensor die Anforderungen der Schutzart IP67. LEDs zeigen den aktuellen Schaltzustand an, sowohl das Vorhandensein des Targets als auch aufgetretene Fehler.

Zentrierhülsen aus Edelstahl schützen Sensor in rauer Umgebung

Der Turck-Schweißmutternsensor wurde für die rauen Umgebungsbedingungen beim Schweißen entwickelt. Um den Dorn und den Sensor ausreichend mechanisch vor diesen rauen Bedingungen zu schützen, werden Zentrierhülsen aus Edelstahl auf den Sensor gesteckt und fixieren dort die Mutter. So bilden der Sensor und die Edelstahlhülse gemeinsam den Aufnahmebolzen. Die Schweißmutternsensoren können ferromagnetisches Material durch die nicht-ferromagnetische Edelstahlhülse hindurch erkennen, so dass sie nur bei magnetischen Metallen ein Signal geben. Da die Schweißmuttern aus Eisenstahl bestehen, stellen sie ein gutes Target für die Sensoren dar.

Sensor lernt auf Knopfdruck den Zustand mit Blech und Schweißmutter

Damit der Sensor wirklich nur die Mutter und nicht das Blech „sieht“, lässt er sich über Pin 2 des M12x1-Steckeranschlusses und einen zusätzlichen Teachadapter (VB2-SP1) programmieren. Auf Knopfdruck „lernt“ der Sensor den Zustand mit Blech sowie den Zustand mit Blech und Schweißmutter, so dass er deren Vorhandensein zuverlässig diagnostizieren kann. Eine einmal eingelernte Programmierung bleibt bis zu einem erneuten Teachvorgang erhalten. Die durch den Schweißprozess auftretenden starken Temperaturänderungen werden durch eine Temperaturkompensation abgefangen.

Die Schweißmutternsensoren sind in zwei unterschiedlichen Ausführungen mit verschiedenen Sensorsignalstärken und Durchmessern erhältlich. So können Bauteile mit stark unterschiedlichen Materialeigenschaften und Durchmessern detektiert werden. Ein zu detektierendes Bauteil muss sich innerhalb des so genannten sensitiven Bereiches befinden, um dieses zu erkennen. Das interne Sensorsignal erreicht seinen Maximalwert, wenn der sensitive Bereich vollständig durch das Bauteil überdeckt ist. Auch teilweise Überdeckungen sind möglich. Durch die Kalibrierung vor Ort kann überprüft werden, ob eine Schutzkappe und ein Bauteil zur Detektion geeignet sind.

Silke Kenzer | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/mmmaintainer/messenundueberwachen/emissionsmessung/articles/139506/

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