Датчики Balluff

После того, как в 1956 году специалисты фирмы balluff разработали первый электромеханический выключатель для использования в станкостроении, сейчас трудно найти отрасль машиностроения, где не использовались бы всевозможные сенсоры и системы этого производителя с мировым именем.

Машиностроительная и станкостроительная отрасли развиваются быстрыми темпами благодаря постоянному внедрению инновационных технологий в производственные процессы. Инновационные решения помогают повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, снизить трудовые и энергозатраты, обеспечить непрерывный контроль за производственными процессами. Внедряя современные методы контроля технологических процессов, производитель повышает конкурентоспособность своей продукции. Для уменьшения участия человека в производственном процессе машина должны обладать исчерпывающей информацией о состоянии и положении, как предмета обработки, так и собственных основных и вспомогательных узлов. Компания Bаlluff известна как давний партнер в области сенсорной техники большинству производителей машиностроительной отрасли. Токарные, фрезерные, шлифовальные, зубообрабатывающие, строгальные станки, обрабатывающие центры - словом, все типы станков оснащаются датчиками Bаlluff.

В станках токарной группы для условий автоматизированного производства требуется контроль над установкой и закреплением заготовок в оснастке. Это реализуется контактным способом с помощью концевых выключателей типа BNS, которые определяют положение приводных механизмов оснастки, например, штока гидро- или пневмоцилиндров. Они также выпускаются в исполнении, соответствующем международному стандарту безопасности DIN EN 60204-1/VDE 0113 для аварийного отключения. Одиночные и блочные выключатели BNS могут быть укомплектованы толкателями различных типов (резец, шарик, ролик и подшипник), причем в различных комбинациях (в том числе и с индуктивными датчиками вместо толкателей) в едином корпусе. Все толкатели самосмазывающиеся и имеют до 25 000 000 циклов переключений.

Также это реализуется бесконтактным способом с помощью индуктивных сенсоров типа BES. Они служат для определения металлических объектов. Имеют степень защиты по IP67, IP68. Стойкие к магнитным полям, к воздействию COTC.

Если требуется контроль не только конечных положений, но и всего хода зажимных устройств, магнитострикционные измерители линейных перемещений типа BTL покажут высокую точность даже в самых неблагоприятных рабочих условиях. Индуктивные сенсоры с аналоговым выходом BAW при использовании в паре с клиновидной рейкой и магнито-индуктивные сенсоры BIL будут наиболее компактным вариантом. Отсутствие износа - вот главное преимущество бесконтактного способа работы датчиков.

Сенсоры отслеживают перемещение приводных механизмов оснастки, например, штока гидро- или пневмоцилиндра. Они же используются для контроля над перемещением остальных узлов станка, таких как суппорт, задняя чайка или револьверная головка. При этом точность положения составляет +/- 50 мкм.

Для более точного позиционирования Bаlluff предлагает линейку преобразователей с магнитной лентой типа BML, которые имеют точность уже +/- 10 мкм. При этом диапазон измерения ограничивается лишь длиной магнитной ленты, которая достигает 48 метров. При использовании магнитного кольца они применяются для контроля над угловыми перемещениями узлов станка.

Для высокопроизводительных сверлильно фрезерно-расточных обрабатывающих центров очень важно быстро и с высокой точностью получать данные о состоянии узлов, инструментов, а также объектов обработки.

Инструментальные магазины оснащаются не только сенсорами положения ячеек, но и системой идентификации BIS (Bаlluff Identification System), которая позволяет отслеживать состояние каждого инструмента, контролировать его износ, количество переточек и т.д.

Приспособление-спутник с установленной на нем заготовкой также оснащается системой идентификации BIS. Кодоноситель закрепляется на оснастке, и сопровождает заготовку на протяжении всего производственного процесса, при этом данные об изменении состояния изделия записываются после каждой технологической операции. Тем самым оператор может управлять партиями запуска изделий в обработку в автоматизированном режиме, отслеживать весь жизненный цикл в реальном времени.

Сенсоры специальных исполнений Bаlluff применяются на лазерных, плазменных и сварочных машинах. Тефлоновое покрытие стойкое к налипанию расплавленного металла, а невосприимчивость датчиков Bаlluff к сильным магнитным полям позволяет им находиться непосредственно в зоне обработки.

Очень широкое применение в современном мире находит оборудования для обработки изделий методом пластического деформирования - кузнечные машины и прессы. Это методы обработки прогрессивно развиваются, ведь подавляющее большинство узлов изделий народного хозяйства выполнено именно по этой технологии - от корпусов всевозможной бытовой техники до кузовов автомобилей. Конкурентоспособное оборудование должно отвечать всем современным требованиям рынка. Сенсоры Bаlluff способны не только полностью автоматизировать производственный процесс, но и повысить качество выпускаемых изделий. Использование измерителей линейных перемещений типа BTL для гидропрессов, позволяет получать надежную обратную связь по перемещению плунжера пресса с точностью до 0,01 мм, а также информацию о его скорости и ускорению. Это дает новые возможности по точному управлению процессом прессования. Используете ли вы стержневой измеритель, встроенный непосредственно в гидроцилиндр или профильный, располагаемый параллельно с направлением движения, вы можете быть уверенными, что эти приборы обеспечат вас достоверной информацией. Степень защиты IP67/68, корпус из нержавеющей стали или из анодированного алюминия, абсолютный принцип измерения (нет необходимости при включении производить юстировку), большой выбор интерфейсов для связи с контроллером, а также способность выдерживать колоссальные механические воздействия (150G ударной нагрузки и 20G вибрации при 2 кГц) делают ваше оборудование надежными высокотехнологичным.

Трудно переоценить значение кругового командоаппарата марки BSW для кривошипных прессов. Этот сверхнадежный, переживший не одну молодость, выключатель, способен в одиночестве выполнить функцию управления прессом. А в паре с кодовым круговым преобразователем BDG ваши возможности по управлению, переналадки и получению высококачественных продуктов прессования становится безграничным.

Дополняют гамму необходимых сенсоров индуктивные BES и оптические сенсоры BOS которые позволяют полностью автоматизировать процесс прессования.

Комплексная автоматизация производственного процесса немыслима без автоматизации вспомогательных операций, которые зачастую являются более сложными по сравнению с основными. Так, автоматизированная смена инструмента, транспортировка, подача и снятие/установка заготовки в зону обработки, складирование готовых изделий сильно увеличивают производительность труда, уменьшают время простоя основного оборудования и улучшают организацию производства.

Задачи распознавания, сканирования, счета, позиционирования и ориентирования изделий при различных процессах решаются с помощью обширной линейки оптоэлектронных сенсоров BOS. Цилиндрического или корпусного форм-фактора, различного принципа работы (прерывание луча, диффузный сенсор, сенсор контрастной метки, определения цвета, световые барьеры и окна) оптические датчики Bаlluff находят применение в самых нестандартных ситуациях. Так, например, вилочный сенсор BGL отслеживает смещение полотна в намоточном станке, а оптическое окно BOWA считает количество изделий на конвейере независимо от их ориентации.

Система технического зрения BVS помогает осуществлять контроль над сборкой какого либо узла. С помощью мощного программного обеспечения сен cop может отследить даже самые незначительные отклонения от эталона на каждой стадии сборки. Простой в установке и настройке сенсор bvs сразу готов к работе.

Роботы-манипуляторы, выполняющие большинство транспортировочных и сборочных операций на производстве, должны обладать высокой степенью гибкости. Для робота, имеющего сменные схваты, компания Bаlluff разработала систему бесконтактной передачи сигнала - так называемые, удаленные системы сенсоров. Такого вида сенсоры позволяют осуществлять смену схвата манипулятора за считанные мгновения. Также роботы-манипуляторы оснащаются аварийными концевыми выключателями BNS. Они надежно предотвращают несанкционированное перемещение подвижных частей машины в зоны, где может находится человек.

Мало иметь сенсоры, важно иметь готовое решение, которое позволит облегчить их установку, наладку, сделает систему более компактной и простой в использовании. Унифицированные соединители, концентраторы датчиков, разветвители Bаlluff позволяют избавиться от большого количества проводов, ведущих от датчика к контроллеру. Цифровая передача данных от сенсоров на процессор организованная по принципу адресов. При этом обмен информацией осуществляется по любому из используемых на производстве промышленных протоколов - Ethernet/IP, Profibus, CANopen, Devicenet, CC-Link. В процессе отладки крупной системы наладчику не придется осуществлять прозвон каждого провода - сенсоры находят себя сами. Сенсоры выполняют свою функцию в любых самых неблагоприятных рабочих условиях. Сенсоры Bаlluff - органы чувств ваших станков.

Преимущества RFID системы идентификации инструментов для металлообработки трудно переоценить. Людвиг Уипман на заводе Kennametal в Наббурге поделился опытом использования системы идентификации Balluff BIS-C на производстве. Это предприятие использует систему идентификации Balluff на протяжении более 20 лет, с оценкой экономии от нескольких тысяч до десятков тысяч евро за машину в год. С парком станков в 60 единиц это более чем очевидно.

RFID кодоносители информации, установленные в держателях и оправках инструментов, обеспечивают прямой, легкий и надежный доступ к информации о каждом инструменте. Начиная с индивидуального идентификатора, в зависимости от целей и задач пользователя, вы можете расширять количество отслеживаемых параметров инструмента, вплоть до динамически меняющейся величины износа или фамилии оператора станка, работавшего в данный момент времени. Эти данные обрабатываются с центрального компьютера и проходят весь производственный цикл инструмента вместе с ним. Тем самым перед глазами пользователя всегда достоверная информация обо всем инструментальном хозяйстве производства в реальном времени. Также становится возможной система предварительных заказов новых инструментов и материалов заблаговременно, а также их обслуживания. Для успешной работы системы идентификации инструментов на производстве пользователю необходимо обладать информацией о том, какие параметры он хочет видеть и контролировать, какой необходим объем информации в каждом кодоносителе, какие функции должна выполнять система идентификации. Компания Balluff c ee широким спектром различных систем идентификации BIS может предложить оптимальное решение, будь то система на НЧ-, ВЧ- или СВЧ-основе.

Рис. 1. Измерение геометрических параметров режущего инструмента на пресептер

Одни из первых в мировой промышленности Kennametal начали применять RFID системы идентификации в своем широком и очень сложном процессе изготовления инструмента на заводе в Наббурге более 20 лет назад. Компания является ведущим мировым игроком в инструментальной промышленности с более чем 11000 сотрудников в более чем 60 странах и широко распределенной сети заводов-изготовителей. Завод в Наббурге производит в Германии среди прочего высококачественного инструмента также и дополнительное оборудование - от оправок с различными хвостовиками до сложных уникальных инструментов.

Рис. 2. Инструмент со встроенным кодоносителем Balluff в оправку

«В начале у нас была система идентификации инструмента с централизованным хранением данных, но с системой идентификации BIS-C от Balluff для чтения записи мы используем перезаписываемые носители для хранения данных непосредственно на инструменте», - объясняет Людвиг Уиттман, менеджер по инструментальному хозяйству.

Система идентификации BIS-C является одной из первых промышленных систем RFID, разработанная непосредственно для станкостроения. Ее основными компонентами являются прочные, миниатюрные носители информации, головки чтения/записи и процессор. Носитель информации (транспондер, кодоноситель), также известный как чип, содержит электронику, состоящую в основном из катушки, логического модуля управления, а также чипа памяти стандарта EEPROM или FRAM. Носители информации разработаны так, чтобы обеспечивать надежную передачу данных с использованием технологии радиочастотной идентификации вокруг металлических материалов. Носитель информации, поднесенный к передней части головки чтения/ записи получает энергию и управляющий сигнал, затем отправляет данные обратно в головку чтения/записи в виде сигнала широтно импульсной модуляции. ШИМ нечувствительна к внешним шумам и обеспечивает бесперебойную связь. Процессор управляет передачей данных между носителем информации и хост-системы (PLC, PC или ЧПУ). Помехоустойчивость, надежность данных системы и их высокое качество поддерживается как на аппаратном, так и на программном уровне.

В семействе BIS-C внешние размеры носителей информации - 10 мм в диаметре и 4,5 мм в толщине - отвечает требованиям международного стандарта станкостроительной отрасли DIN 69873, DIN 69893-1, DIN 69893-2 и DIN 69893-6. Эти стандарты описывают также место установки носителей информации в оправку инструмента. Емкость носителей информации BIS-C в настоящее время доступные для пользователя - это 511 или 2047 бaйт. Носитель позволяет производить до 1 млн. Циклов записи и неограниченное количество операций чтения. В зависимости от установки, т.е. заподлицо или не заподлицо, расстояние чтения записи может достигать 5 мм с абсолютно надежной передачей данных.

На заводе в Kennametal в Наббурге идентификация инструментов начинается в инструментальных пресептерах, на которых вне станка инструмент обмеряется и настраивается. полученные данные, такие как информация о геометрии режущих кромок, вылет резца по трем осям X, Y и Z, величина износа и прочие, заносятся на кодоноситель, объем памяти данных носителей позволяет также хранить дополнительную информацию: вес, серийный номер, время ввода в эксплуатацию, срок службы или исправления данных.

Рис. 3. Считывание информации Balluff с кодоносителя

«Срок службы является одним из факторов, в котором мы наиболее заинтересован», – объясняет Уиттман.

Эта информация считывается на каждой машине, где инструмент используется. По окончании технологической операции, в момент изъятия инструмента из рабочей зоны, на его носитель записывается уже измененная информация. Благодаря этому инструмент можно использовать самым оптимальным образом на разных машинах на производстве.

«Только благодаря этим данным, которые всегда прикреплены к инструменту и транспортируется вместе с ним до последней стадии износа, становится возможным максимальный контроль над сроком службы инструмента», - Уиттман подтверждает.

Когда инструментальный ассортимент насчитывает более 10 000 единиц, комплексный и автоматизированный контроль помогает сохранить немалое количество денежных средств. При этом Kennametal использует каждый инструмент на все 100% его возможностей.

Измененные значения обрабатываются аналогичным образом. После каждого измерения геометрических размеров режущего инструмента поправки из-за износа записываются в носитель данных. Когда инструмент используется, они будут автоматически учтены программой обработки. Если инструмент снимается с инструментального магазина и перемещается на узел хранения инструментов или в другой станок, вся сkoppектированная информация хранятся на чипе Balluff. Автоматизированный процесс замера, внесения изменений на носитель информации, автоматическая корректировка управляющей программы на станке обеспечивают высокую надежность производственного процесса, так как любые ошибки, которые могут возникнуть во время ручного ввода, исключаются. «Вот почему мы считаем это одним из основных преимуществ автоматизированной системы идентификации инструмента», - говорит Уиттман.

Таким образом, Kennametal в Наббурге видит систему идентификации инструмента Balluff BIS-C как неотъемлемый элемент контроля над всем инструментальным хозяйством производства. «Мы всегда знаем, где и в каком состоянии наши инструменты находятся», - как отмечает Уиттман.

Обращение к информации об инструменте происходит в реальном времени. Отдельные станции чтения/ записи в складских помещениях дают персоналу доступ к хранимым данным в оправке инструмента в любое момент, а не только на станках и пресеттерах.

Использование системы идентификации инструментов Balluff BIS-C увеличивает эффективность производства за счет тотального контроля над инструментом, оптимизирует логистику и складские запасы, упрощает обслуживание инструмента, позволяет использовать инструмент на полную его мощность. При этом существенно снижается время простоев основного оборудования и уменьшается влияние человеческого фактора. Тем самым, возрастает качество и конкурентоспособность производимой продукции.