Induktive Näherungssensoren helfen bei der Aufrüstung der Schweißzelle einer Fertigungsstätte

Sensorsysteme in automatisierten Schweißzellen können einiges aushalten. Um übermäßige Ausfallzeiten zu vermeiden, sollten metallverarbeitende Unternehmen in Sensortechnologie investieren, die den Anforderungen einer Schweißzelle standhält. Thossaphol/iStock/Getty Images Plus

Berührungslose induktive Näherungssensoren sind ein wesentlicher Bestandteil automatisierter Schweißzellen in Anwendungen wie der Automobil-, Möbel-, Luft- und Raumfahrt- und Geräteproduktion. Bei einem solchen Sensor wird ein elektromagnetisches Feld, das von einer Spule am vorderen Ende des Geräts ausgesendet wird, schließlich durch ein Metallziel gedämpft, wodurch ein Ausgang ausgelöst wird, der die Klemmposition, das Vorhandensein des Teils (Verschachtelung) und die Merkmalsvalidierung anzeigt. Und wenn einer dieser Sensoren ausfällt – oft ein vermeidbares Problem –, können die Folgen katastrophal sein.

Die allgemeine Meinung unter den Herstellern ist, dass Sensoren, die in automatisierten Schweißanwendungen verwendet werden, eine intensive Wartung und hohe Austauschraten durch bereits vielbeschäftigtes Wartungspersonal erfordern. Hohe MRO-Kosten gehören also einfach zum Programm.

Qualitäts- und Einkaufsmanager gehen oft davon aus, dass ein übermäßiger Sensorverbrauch eine Selbstverständlichkeit ist, und suchen daher nach möglichst niedrigen Preisen für Sensoren, die eine Austauschzeit von nahezu 90 Sekunden erreichen. Der Anbieter mit dem niedrigsten Preis und der besten Lieferzeit gewinnt.

Einige entscheiden sich für einen industriellen MRO-Verkaufsautomaten oder -Schrank zusammen mit einem großen Konsignationslager, um sicherzustellen, dass Material für einen schnellen Austausch verfügbar ist. Wenn ein an einem kritischen Zellenstandort eingesetzter Sensor ausfällt und kein Ersatz vorrätig ist, könnte der gesamte Betrieb lahmgelegt werden oder es könnte zumindest zu einem hohen Aufwand an Nacharbeit und Sortierung kommen.

Doch kostengünstige Sensoren und schnelle MRO sind nicht die Antwort auf hohe Ausfallraten und geringe Produktivität bei kritischen Schweißvorgängen. Wie haben sich solche Szenarien zu diesem kritischen Punkt entwickelt, an dem das Sensorsystem eines der wichtigsten, aber auch am anfälligsten in einer aggressiven Schweißumgebung ist?

Es beginnt mit dem Design der Schweißzelle und den Spezifikationen des Kunden, der die Maschine kauft. Eine bevorzugte Sensormarke kann in der Stückliste angegeben werden, es sei denn, es wird viel über die Art des zu verbindenden Metalls, das Gewicht der Komponenten, Probleme bei der Teilebestückung, die Art des Schweißens, die Art der Hitze oder den Ausstoß, der entsteht, nachgedacht auftreten werden, und wie nah die Sensoren an der Schweißnaht sein werden, kann zu vielen Fallstricken führen – und das passiert oft auch.

Hersteller von Schweißzellen verfügen oft über einen grundlegenden „Hausstandard“ für Sensoren, Montagehardware und Konnektivität, der nicht unbedingt anwendungsspezifisch ist, sich aber als OEM äußerst kostengünstig integrieren lässt. Und das kann Ärger bedeuten. Mit einem leichten Sensorsystem kommen Sie möglicherweise durch den Genehmigungsprozess oder die Abnahme von Produktionsteilen, aber freiliegende Sensorsysteme, die nicht dafür ausgelegt sind, den Strapazen von Schweißanwendungen im Laufe der Zeit standzuhalten, sind dazu verurteilt, vorzeitig auszufallen (sieheAbbildung 1).

Wie kann also ein kritischer Schweißvorgang aus dem Karussell mit hohem Wartungs- und Austauschaufwand herauskommen, ungeplante Maschinenstillstandszeiten reduzieren und den Sensorbestand verringern?

Solange die Verfahren nicht dokumentiert sind, hat immer die Subjektivität Vorrang. Die Dokumentation der Vorgänge in Ihrem sensorbezogenen Schweißprogramm erhöht die Objektivität und macht alle Managementebenen auf die Stellen aufmerksam, an denen es zu Sensorausfällen kommen kann. Dies zwingt die Organisation dazu, die Grundursachen vorzeitiger Ausfälle zu analysieren und Probleme zu priorisieren, insbesondere wenn Metriken angewendet werden.

Erfahrene Berater können Ihnen dabei helfen, jeden Hotspot in jeder Schweißzelle zu überprüfen und einen Bericht zu erstellen, der als Leitfaden für die Aufrüstung Ihres Sensorsystems dient, einschließlich anwendungsspezifischer Sensoren, geeigneter Halterungen und äußerst robuster Kabel.

ABBILDUNG 1. Freiliegende Sensorsysteme, die nicht dafür ausgelegt sind, den Strapazen von Schweißanwendungen im Laufe der Zeit standzuhalten, sind zum vorzeitigen Ausfall verurteilt.

Sensoren sollen berührungslose Geräte sein, daher ist das mechanische Montagesystem genauso wichtig wie der Sensor selbst. Achten Sie sorgfältig darauf, jeden Sensor in Ihrer Schweißzelle gemäß den Best-Practice-Standards zu schützen.

Schwere Schutzhalterungen, die das Sensorgehäuse einkapseln und fest verankern, ermöglichen einen schnellen Austausch und fungieren als Kühlkörper, um die Wärme von der wichtigen Sensorelektronik abzuleiten. Die besten Halterungen fixieren einen Sensor, ohne dass er durch Vibrationen aus der Position gerät, und widerstehen Beschädigungen durch äußere Kräfte, einschließlich einer Beschichtung gegen Spritzeransammlung.

Die abgebildete SensorhalterungFigur 2 ermöglicht einen präzisen Abstand zwischen der Sensorfläche und dem Metallziel. Die Stahlkonstruktion widersteht Missbrauch und die Beschichtung verhindert die Bildung von Schlacke.

Zum Schutz eines Sensors in einer rauen Schweißumgebung gehört das Abdecken der Kabel und Anschlüsse mit Ummantelungsmaterial. Die Feindseligkeiten der Schweißzellen sind bei diesen Geräten brutal, insbesondere in Schweißumgebungen mit hoher Hitze und Ausstoßbelastung und häufiger, wenn Bewegung im Spiel ist.

Von Maschinenbauern verwendete Allzweck-Ummantelungsmaterialien für Sensorkabel wie PVC, PUR und TPE sind für Schweißanwendungen nicht geeignet und die Folgen sind vorhersehbar: Wartungsarbeiten, Maschinenstillstandszeiten sowie unnötige und übermäßige Ersatzteilkosten (sieheFigur 3).

Polytetrafluorethylen (PTFE) ist eine Option für ein Mantelmaterial, das hoher Hitze und Spritzern widersteht. Geteilte PTFE-Schläuche bieten Umfangsschutz und schließen sich bei der Installation eines Kabels zusammen (sieheFigur 4 ). Dieses langlebige, flexible Material widersteht rauen Schweißzellenumgebungen und Schmutz und schützt Sensorkabel, Schläuche und Pneumatikschläuche.

Selbst wenn Sie über mehrere Schweißzellen verfügen, die eine große Anzahl von Sensoren verbrauchen, können Upgrades mit leicht verfügbaren, langlebigen Sensorsystemoptionen überraschend einfach sein. Sensoren, die speziell für die Immunität gegen Schweißzellen entwickelt wurden, sind in röhrenförmiger und rechteckiger Ausführung erhältlich, wobei sogar die Befestigungsmuttern zum Schutz beschichtet sind (siehe).Abbildung 5).

Ihr Sensorhersteller kann Ihnen dabei helfen, genau zu bestimmen, welcher Sensortyp, welche Montage und welche Steckerummantelung in Ihre Zellen integriert werden soll. Mit verbesserter Ausrüstung und entsprechend geschulten Bedienern in der vorbeugenden Wartung sind Sie auf dem Weg zu höherer Produktivität und einer sofortigen und erheblichen Kapitalrendite.