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Luftspaltsensor für Werkzeugmaschinen

Innovative Luftspaltmessung

Mit konstanter Präzision erfasst der Luftspaltsensor SDP den Abstand zwischen Auflagefläche und Objekt und gibt diesen als absoluten Wert aus. Selbst kleinste Abweichungen der tatsächlichen Position von der Sollposition werden zuverlässig ermittelt. Das sichert dauerhaft die Qualität Ihres Produktes.

Da die Spaltberechnung auf Basis von Druck und Strömung erfolgt, bleibt die Messung jederzeit präzise – unabhängig von Druckschwankungen, Anzahl und Durchmesser der Düsen. Zudem hält das robuste Messrohr auch dem Spüldruck stand, wodurch Umschaltvorgänge zwischen dem Spülen und Messen entfallen.

Produktvorteile

Welche Vorteile bietet der Luftspaltsensor SDP?

Überblick
Spaltwert, Strömung und Druck - alle Informationen im Blick
Genauigkeit
Präzise Messergebnisse und Nullspalterkennung
Absolute Werte
Ausgabe des Luftspaltes als Absolutwert
Qualität
Selbstreinigungseffekt erhöht die Langzeitstabilität
Einfache Bedienbarkeit
Einfaches Einlernen des Sollzustands mit einem Klick

Typische Applikationen

Auflagenkontrolle

Der neue Luftspaltsensor wird vorwiegend in modernen Werkzeugmaschinen eingesetzt. Hierbei wird die Positionierung zwischen Werkstück und Werkzeugtisch, bzw. Werkzeugkopf und Werkzeughalterung überwacht. Der SDP erkennt und signalisiert eventuelle Schiefstellungen, wie sie etwa aus Schmutz auf der Auflagefläche resultieren können.
So ist die Qualität des Endprodukts zuverlässig sichergestellt.

Auflagenkontrolle zwischen Werkstück und Werkzeugtisch zur Detektion von Schiefstellung, beispielsweise durch Späne

  1. Spannvorrichtung
  2. Werkstück
  3. Fräser
  4. Luftschläuche
  5. Späne
  6. Luft
  7. Luftdüse

Der Luftspaltsensor SDP110 kann den Abstand zwischen Messdüse und Werkstück im Bereich von 0 … 500 µm mit einer Wiederholgenauigkeit von ± (3 % des Messwertes + 2 µm) messen. Das entspricht je nach Einsatzbereich einer Genauigkeit auf bis zu 5 bis 10 Mikrometer. Die Wiederholgenauigkeit des Sensors ist somit bis zu zehnmal feiner als ein menschliches Haar.
Hierdurch entstehen neue, präzise Lösungen, etwa zur Oberflächenqualitätskontrolle, die mit bisherigen Messsystemen nicht realisiert werden konnten.

Oberflächenqualität

  Oberfläche 1 Oberfläche 2 Oberfläche 3 undefiniert
 
Messwert SD 0 mm 0,003 mm 0,006 mm 0,026 mm
Status HMI

Durch die hohe Präzision des Sensors hat die Oberflächenbeschaffenheit einen direkten Einfluss auf das Messergebnis.

Nullspalterkennung oder Verstopfungserkennung

Die herkömmliche Messtechnik nutzt zur Bestimmung des Spaltabstandes eine Druckdifferenzmessung und kann daher nur als relativmessendes System einen Gut-/Schlechtbereich erkennen bzw. eine Druckdifferenz in mbar angeben. Dadurch sind diese Systeme nicht eindeutig in der Lage einen Spalt mit dem Abstand 0, den sogenannten „Nullspalt“, oder eine verstopfte Düse zu erkennen.
Durch die kombinierte Auswertung von Strömung und Druck ist das neue System SDP110 nicht nur in der Lage, einen Abstand in absoluten Abstandswerten [mm] zu messen, sondern darüber hinaus auch einen Nullspalt oder eine verklebte Düse eindeutig zu erkennen.

Selbstreinigung

Umschaltung von Messluft und Spülluft

In dieser Applikation befinden sich die Messdüsen direkt in dem Bearbeitungszentrum der Werkzeugmaschine. Hierdurch sind die Düsen einer enormen Belastung aus Kühlschmiermittel, Staub und Dreck ausgesetzt. Aufgrund dieser rauen Umgebungsbedingungen ist es erforderlich, die Düsen und das System von Verschmutzung zu befreien und nach jedem Werkstückwechsel das Bearbeitungszentrum mit einem höheren Druck und starker Strömung zu reinigen.

Daher wird der Prozess in 2 Druckniveaus unterteilt:

  • Die Messluft strömt mit einem Druck von 1 bis 3 bar durch das System. Ein sensibles Messsystem ist unter diesen Bedingungen in der Lage, Spaltmaße auszuwerten.
  • Die Spülluft wird mit einem Druck von 6 bar und hoher Strömungsgeschwindigkeit durch das System geleitet, um das Bearbeitungszentrum von möglichen anhaftenden Verschmutzungen zu befreien. 

Der Nachteil: die herkömmliche sensible Druckmesstechnik würde durch den hohen Druck der Spülluft zerstört. Um dies zu vermeiden, ist eine vorherige Umschaltung zwischen Mess- und Spülluft erforderlich

Durch den Einsatz des robusten und bis zu 16 bar druckfesten Luftspaltsensors SDP110 ist diese Umschaltung nicht mehr erforderlich. Mehr noch: Der Sensor nutzt die Spülluft, um sich selbst zu reinigen. Dies erhöht die Standzeit und optimiert die Langzeitstabilität des Sensors. Ein Defekt des Systems aufgrund von Verschmutzung gehört somit ganz einfach der Vergangenheit an.

Einfache Bedienbarkeit

Komfortable Inbetriebnahme

Aufgrund immer kleiner werdenden Losgrößen ist es fortlaufend notwendig, neue Werkstücke beziehungsweise neue Fertigungspositionen einzulernen. Zum Einlernen des Schaltpunktes werden vordefinierte Lehren oder als Gutteil definierte Muster in der Maschine platziert. Der Sensors wird auf den entsprechenden Abstandswert eingestellt.

Da es sich hierbei um eine sich wiederholende Aufgabe handelt, muss das Einlernen neuer Schaltpunkte möglichst effizient vorzunehmen sein. Wo herkömmliche Sensorik aufwendig über Tasten am Sensor eingestellt werden müssen, bietet der neue Luftspaltsensor die Möglichkeit, Schaltpunkte entweder über die integrierte IO-Link Schnittstelle oder über den separaten Teach-Eingang an PIN4 bequem und mit einem Knopfdruck einzulernen. Die Rüstzeit reduziert sich hierdurch erheblich.