Für das automatische Handling in Montagezellen müssen einzelne Komponenten nicht nur zur richtigen Zeit, sondern auch in der richtigen Lage ankommen. Nur dann sind eine hohe Verfügbarkeit und schnelle Taktraten gewährleistet. Diese Umsetzung ist die Aufgabe der Wendel- und Linearförderer, die in fast jeder Fertigung in unterschiedlichen Größen und Varianten zu finden sind. Ein Wendelförderer ist im Grunde ein Sortiertopf, in dem die einzelnen Teile durch Vibration und mechanische Sperren entsprechend den Vorgaben ausgerichtet werden. Der Linearförderer dient dem weiteren Transport zur Montagezelle. Die notwendige Vereinzelung für die automatische Entnahme wird erreicht, indem der Linearförderer mit höherer Frequenz als der Wendelförderer arbeitet und damit den Abstand der Komponenten zueinander vergrößert. Ein Beispiel ist die Zuführung von Kunststoffriegeln. Dies sind \’Schnappverschlüsse\‘, die an klappbaren Kunststoff-Boxen für den Groß- und Einzelhandel montiert werden. Sie arretieren die klappbaren Seitenteile und verhindern das ungewollte Zusammenfalten. Für die Anlage sollten drei unterschiedliche Riegelgrößen in einer Zuführung und eine kontinuierliche Verfügbarkeit von 15 Teilen pro Minute an der nachgelagerten Montagezelle erreicht werden.
Längenprüfung von drei Teilen
Kunststoffriegel haben für eine automatische Zuführung eine ungünstige Bauform: Mehrere Riegel können sich ineinander verhaken oder übereinander liegen. Drei unterschiedliche Größen in einer Zuführeinheit erfordern eine zusätzliche Längenprüfung. Auch die Forderung von 15 Teilen pro Minute ist nicht trivial. Dies hängt damit zusammen, dass alle drei Varianten in einen Wendelförderer gefüllt werden. Bei einem wiederholten Ausblasen könnte es also vorkommen, dass innerhalb der vorgegebenen Zeit beispielsweise zu wenig Riegel der mittleren Länge die Montageeinheit erreichen. Die optischen Prüfungen müssen also schnell und zuverlässig erfolgen. Da bei dieser Anwendung zwischen Sender und Empfänger nur eine geringe räumliche Distanz von wenigen Zentimetern zu überbrücken ist, sind Gabellichtschranken die erste Wahl. Bildverarbeitungs-Systeme wären hingegen teurer und benötigen auch heute noch viel Know-how bei Planung, Inbetriebnahme und der Adaption an die jeweilige Anlage.
Verschmutzungsregelung
Eine Gabellichtschranke arbeitet wie eine normale Lichtschranke nach dem Einwegprinzip, vereinfacht jedoch die elektrische Installation. Sie vereint Sender und Empfänger in einem Gehäuse. Es wird also nur ein Gerät verkabelt, und die Justierung der optischen Achse entfällt. Der Abstand zwischen Sender und Empfänger ist durch die Gehäuseform vorgegeben: die Gabelweite. Die in der Zuführeinheit eingesetzten Gabellichtschranken arbeiten mit IR-LEDs. Das hat im Vergleich zum Rotlicht den Vorteil, dass sie ohne Störungen auch durch die kleinen Blenden (Ausfräsungen) in den Schienen dieser Anwendung \’hindurch schauen\‘, um die Komponenten zu detektieren. Ein Laser kann dies zwar auch, könnte aber keine Kleinteile innerhalb einer Ummantelung erkennen – z.B. das Detektieren einer Stahlnadel unter einer Schutzkappe. Rotlicht erkennt zwar den Kunststoff, kann aber aufgrund der geringen Intensität nicht hindurch schauen. In dieser Anwendung werden die IR-Gabellichtschranken der GL-Serien 80-IR und 121-IR von Pepperl+Fuchs eingesetzt; mit Gabelweiten von 80 bzw. 121mm. Sie sind auf die Erkennung von Kleinteilen optimiert. Ein weiteres Beispiel, das für die IR-LED spricht, ist das Erkennen eines transparenten Kunststoffs innerhalb einer transparenten Hülle. In diesem Fall ist eine genaue Messung des Remissionsunterschiedes gefragt. Die IR-Gabellichtschranken verfügen über eine flexibel einstellbare und kleine Hysterese – also eine kleine Differenz von Ein- zu Ausschaltpunkt. das bedeutet für den Anwender, dass er die Schwellen sehr genau einstellen kann. Ein wichtiger Punkt im Zusammenhang mit der Hysterese ist die integrierte elektronische Verschmutzungsausregelung. Denn das Arbeiten mit fein dosierbaren Schaltschwellen ist nur dann sinnvoll, wenn die Schaltschwelle bei einer Verschmutzung entsprechend nachgeführt wird. Sie könnten sonst zu einem falschen Schaltimpuls führen.
Schutz gegen Störungen
Die erste Gabellichtschranke in der Zuführung ist eine GL121-IR. Sie kontrolliert die Lage der Kunststoffriegel im Wendelförderer. Das \’Umdrehen\‘ eines Riegels, bei Bedarf auch das Aussortieren für einen erneuten Durchlauf, erfolgt über zwei Lüftdüsen. Die Zweite wird für eine Staudruckkontrolle eingesetzt. Sie überprüft, wie viele Riegel vor der ersten Längenmessung aufgelaufen sind und stoppt ab einer bestimmten Menge die Nachführung über den Wendelförderer. Alle weiteren Gabellichtschranken sind vom Typ GL80-IR. Sie übernehmen das Stoppen für die Längenmessung und die Abnahme mit einem Greifer sowie die Längenmessung selbst. Letzeres ist der eigentliche Kern der Anlage. Hier sitzen drei Gabellichtschranken direkt nebeneinander und messen die Längen der drei unterschiedlich großen Riegel. Gegenseitige Störungen sind ausgeschlossen, da sie über einen integrierten elektronischen Schutz verfügen – die Pulslängen der IR-LEDs variieren nach dem Zufallsprinzip. Sie können also \’Backe an Backe\‘ montiert werden. Dass die nächste Gabellichtschranke umgedreht wird, damit der Sender der ersten nicht in den Empfänger der zweiten einstrahlt, ist also nicht mehr notwendig. Damit können alle Anschlüsse in eine Richtung verlegt werden.
