Sensortechnik

Andreas Mühlbauer,

Dosiernadelüberwachung: Die richtige Dosis macht’s

Dosiersysteme müssen sehr präzise und zuverlässig arbeiten. Unter anderem müssen die Dosiernadeln immer in einem perfekten Zustand sein – weder verbogen noch verstopft oder anderweitig verschmutzt. Sensorsysteme überwachen daher kontinuierlich den Zustand der Einfüllvorrichtung.
Nadelvermessung. © Bdtronic

Bdtronic in Weikersheim entwickelt Anlagensysteme und Prozesslösungen in den Bereichen Dosiertechnik, Imprägniertechnologie, Heißnieten, Plasmavorbehandlung und Automatisierung. Mit seinen Dosieranlagen bedient der Hersteller unter anderem Zulieferer der Automobil- und Elektronikindustrie weltweit. Um bei jeder individuellen Dosieranlage einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten, sorgen kontinuierliche Überwachungs- und Regelungskreise für die Prozesssicherheit. Neben Förderleistung, Füllstandsüberwachung und Temperaturregelung im Materialbehälter zählt dazu auch die regelmäßige Dosiernadelüberwachung. Dafür setzt Bdtronic auf die qualitativ hochwertigen Komponenten für Sensortechnik des langjährigen Partners Captron Electronic.

Bereits seit 1976 entwickelt und produziert das baden-württembergische Unternehmen Dosieranlagen, zunächst noch unter dem Namen Bartec. Während die Maschinen damals vor allem für den Eigengebrauch genutzt wurden, entwickelte sich der Geschäftsbereich Dosiertechnik seit 1983 so gut, dass das Unternehmen zum globalen Anbieter von 1K- und 2K-Dosiersystemen und -anlagen aufstieg.

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Fehlerquote reduzieren, Installation vereinfachen

Seit nun mehr als 30 Jahren konzipiert und baut Bdtronic manuelle bis vollautomatische Systeme für Kunden aus den Bereichen Automotive, Elektro- und Elektronikindustrie, Medizin- und Filtertechnik sowie vielen weiteren Branchen. Seit rund 25 Jahren verlässt sich das Unternehmen dabei auf die Sensorlösungen von Captron.

Die Einbindung von Sensoren in die ersten Anlagen von Bdtronic war im Vergleich zu heute sehr aufwendig. So mussten eigene Halterungen konzipiert und gefertigt werden. Außerdem galt es, viele Komponenten in Einklang zu bringen, zwei Sensoren einzeln auszurichten und regelmäßig manuell zu überprüfen. Denn Vibrationen in den Anlagen hatten zur Folge, dass die Sensoren sich mit der Zeit verstellten und ungenau arbeiteten. Ohne umfangreiches Nachjustieren war das dauerhaft präzise Zusammenspiel der einzelnen Anlagenkomponenten nicht möglich. Gemeinsam machten es sich die beiden Unternehmen deshalb vor zwölf Jahren zum Ziel, ein einteiliges System in flacher Bauform zu entwickeln, das eine einfachere Installation, eine höhere Genauigkeit und mehr Prozesssicherheit ermöglicht. Mittlerweile hat sich die Lösung im Dosiermarkt längst bewährt.

Genauigkeit in drei Dimensionen

Die Lösung basiert auf der TCP-Messtechnik von Captron für Industrieroboter. Insgesamt werden jährlich rund 150 bis 200 Anlagen von Bdtronic mit Sensoren des Typs ORL2 bestückt. Die geschlossene Messeinheit zeichnet sich durch eine besonders flache Bauform aus. In dem Sensor sind zwei Laserlichtschranken integriert, die ein Korrekturfeld wie eine Art Koordinatensystem erstellen. Dieses ermöglicht eine exakte, dreidimensionale Nadelvermessung. Der Roboter fährt mit der Vergussnadel im Rahmen einer Referenzfahrt von oben in das Laserkreuz hinein. Anhand der Routine lässt sich dann feststellen, ob die Werkzeugspitze richtig positioniert ist. Neben der Position überprüft der Sensor auch die Beschaffenheit der Nadel: Befindet sich der Roboter im sogenannten Nullpunkt der Lichtschranken, kann die Messeinheit anhand der Verfahrgeschwindigkeit des Roboters beim Eintauchen die Länge der Dosiernadel vermessen. Innerhalb dieses Prozesses lässt sich zudem feststellen, ob die Nadel verbogen oder verschmutzt ist.

Gerade, wenn Dosierroboter in der Klebstoffverarbeitung eingesetzt werden, stellen unter anderem die Aushärtezeiten ein potenzielles Risiko dar. Chemische Reaktionen der Klebstoffe an der Luft könnten zu verfrühtem Aushärten und unerwünschten Rückständen an den Dosiernadeln führen. Im Dosierprozess muss daher regelmäßig geprüft werden, ob die Nadel sauber und voll funktionsfähig ist, um fehlerhafte Abweichungen zu vermeiden.

Die jeweils eingesetzte Kundensoftware wertet die Daten für regelmäßige Analysen und Statistiken in kontinuierlichen Überwachungs- und Regelkreisen aus. Ist die Nadel falsch positioniert, meldet der Sensor den Fehler direkt an die Anlage, die ohne manuelle Unterstützung reagiert. Wurde eine falsche Nadel eingesetzt, gibt es eine Fehlermeldung und der Bediener kann einschreiten. So lässt sich Prozesssicherheit gewährleisten, und die Fehlerquote der Anlage sinkt. Passbohrungen zur exakten Montage reduzieren den Aufwand hierbei für Bdtronic erheblich. Als Plug-and-Play-System lässt es sich unkompliziert direkt auf die Passstifte an den Dosieranlagen installieren und mit zwei Schrauben fixieren. Während die Sensoren früher noch manuell vom Anwender ausgerichtet und justiert werden mussten, werden sie heute schon werksseitig nach den Spezifikationen der Endkunden voreingestellt.

Offenes System für Anlagen mit Mehrfach-Verguss

In dem ORL2-Sensor von Captron sind zwei Laserlichtschranken integriert. © Captron

Parallel zum geschlossenen System auf Basis der ORL2-Modelle wurde eine offene Lösung entwickelt, die auch bei Bdtronic Anwendung findet. Während die Dosiernadel in die ORL2-Messeinheit von oben eingeführt wird und sich nur im Rahmen eines eingeschränkten Messfeldes bewegen lässt, ist das Modell OGLW2 seitlich offen. Einige Endkunden arbeiten mit Dosieranlagen, die mehrere Teile gleichzeitig vergießen und aus diesem Grund über eine Batterie an Dosiernadeln verfügen.

Anhand des offenen Systems lassen sich so mehrere Nadeln im Durchfahren direkt hintereinander vermessen, was im geschlossenen System nicht möglich ist. Die Laserlichtschranken sind dafür in einem erhöhten Optikaufbau des Sensors integriert. Aussparungen zwischen den Lasern verhindern, dass die anderen Nadeln mit dem Gehäuse kollidieren, während eine Dosiernadel vermessen wird. Auch hier sorgt der einteilige, aus dem Vollen gefräste Aufbau für optimale mechanische Stabilität.

Aufgrund des vollautomatischen Prozesses gewinnen die Anlagenführer Zeit. Anstatt mehrmals pro Stunde die Einstellungen der Dosierroboter manuell zu überprüfen und Nachmessungen anzustellen, fährt die Anlage nach einer bestimmten Anzahl von Verklebungen automatisch durch das Messsystem und entscheidet, ob alle Einstellungen stimmen und der Dosierprozess wieder aufgenommen werden kann. Potenzielle Störungen meldet das System durch optische oder akustische Signale automatisch. Der zielgerichtete Einsatz der Anlagenbetreiber sorgt für eine höhere Produktivität. Gleichzeitig sinkt die Fehlerquote.

Um dem hohen Standard und den individuellen Anforderungen von Kunden aus der Automobil- und Elektronikbranche gerecht zu werden, entwickelt Bdtronic seine Dosiersysteme kontinuierlich weiter. Heute reicht das Angebot bereits von kleinen, manuellen bis hin zu großen, vollautomatischen Dosieranlagen. Zusammen mit dem Experten für maßgeschneiderte Sensortechnologien Captron ist der Dosierspezialist aus Baden-Württemberg auch für die Entwicklungen in den Fertigungsanlagen der Zukunft bestens aufgestellt.

Bettina Greiffer, freie Journalistin / am

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