Kostengünstige analoge Induktivsensoren steuern Rütteltopf
Just shake it
Wie aufwändig und kostenintensiv muss eine präzise Prozesssteuerung in der Materialzuführung sein? Diese Frage stellte sich der Maschinenhersteller Schlafhorst bei der Optimierung der Zuführung in ihren Kreuzspulautomaten. Die Anforderungen waren klar gesetzt: es wurde nicht nur eine Auflösung von 5µm benötigt, sondern auch eine Reichweite von 8mm mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,015mm, da die Sensoren direkt am Rüttelförderer montiert werden müssen. Am Ende entschied sich Schlafhorst für Distanz messende Induktivsensoren. Die Lösung bedeutet für den Maschinenbauer eine Kosteneinsparung von bis zu 75 Prozent.
Der deutsche Textilmaschinenhersteller Schlafhorst ist seit über 130 Jahren Wegbereiter für die Produktion von Stapelfasergarnen. 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 Materialzuführung ist somit ein zentrales Steuerungsinstrument und bestimmt den weiteren Materialdurchfluss der Maschine.
Induktiv- oder Wirbelstromsensor?
Um die Förderleistung optimal zu steuern, benötigt die Steuerung Informationen über die Schwingfrequenz und den Schwingungshub der Auslenkung des Flachrundförderers. 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 Rahmenbedingungen zu beachten: Die Arbeitsfrequenz des Rütteltopfes liegt zwischen 46 und 53Hz abhängig vom Resonanzpunkt (Fertigung und Material bedingte Toleranzen) und dem Füllgrad des Rütteltopfes. Zur optimalen Messung sollte eine Auflösung von 5µm und eine Wiederholgenauigkeit von 0,015mm 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 Induktivsensors, den AlphaProx IWRM 18 entschieden. Die Sensoren erfüllen zu 100 Prozent die technischen Anforderungen und überzeugen durch ihre einfache Handhabung und einem sehr guten Preis-Leistungsverhältnis. Da die komplette Elektronik integriert ist, wird kein externer Verstärker benötigt, was die Installation des Sensors wesentlich vereinfacht.
Erhöhte Taktzeiten
Um schnellstmöglich zu einer effizienten Lösung zu gelangen, wurde ein Projektteam aufgestellt, welches aus Mitarbeitern von Schlafhorst und Baumer bestand. Nach internen Testreihen wurde der Sensor in die Serienproduktion des Flachrundförderers integriert. Dank der engen und gut abgestimmten Kommunikation lief das Projekt von Anfang bis Ende reibungslos und effizient. Und der Erfolg spricht für sich: durch die gezielte Regelung kann die Förderleistung des Rundförderers nun optimal gesteuert und die Taktzeiten in den nachgeschalteten Prozessen signifikant erhöht werden.
