Potentiometrische Weg- und Winkelsensoren sind sowohl in industriellen als auch in mobilen Anwendungen weit verbreitet, denn vergleichbare Messgeschwindigkeiten, Linearitäts- und Hysteresewerte sowie Auflösungen und Temperaturbereiche sind sonst nur mit deutlich höherem Aufwand zu erreichen. Novotechnik hat deshalb neben kontaktloser Sensorik auch die Potentiometertechnik kontinuierlich weiterentwickelt. Heute sind viele unterschiedliche Ausführungen an potentiometrischen Wegaufnehmern und -tastern im Programm, die sich dank ihrer platzsparenden Bauweise für viele Anwendungen in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik eignen. Beispielsweise ist die potentiometrische Wegaufnehmer-Baureihe T für Messbereiche von 10 bis 150mm lieferbar. Sie bietet eine hohe Wiederholgenauigkeit von 0,002mm, eine lange Lebensdauer von bis zu 100 Mio. Bewegungen sowie gute Linearitätswerte bis +/-0,075 Prozent. Zudem gibt es die Sensoren sowohl mit Kabelanschluss als auch mit M8-Steckverbindern, was die Montage auch bei begrenzten Einbauverhältnissen vereinfacht. Letzteres war für die Sondermaschinenbauer der BTM Europe Blechverbindungstechnik ein wichtiges Argument dafür, einen Wegtaster dieser Baureihe an ihren Clinch-Systemen einzusetzen.
Wirtschaftliche Fügetechnik für formstabile Verbindungen
Clinchen, auch Durchsetzfügen genannt, ist ein mechanisches und wirtschaftliches Fügeverfahren, bei dem Bleche unterschiedlicher Dicke oder verschiedener Materialien in einem Kaltumformprozess verbunden werden. Verfahrenstechnisch werden dabei zwei oder mehr Blechlagen (Fügepartner) durch eine Prozesskombination aus Tiefziehen und Breiten bzw. Prägen form- und kraftschlüssig miteinander verbunden. Der Einsatzbereich reicht von Einzelblechdicken ab 0,1mm bis hin zu einer Gesamtblechstärke von ca. 10mm. „Das Verfahren erzeugt durch einen Hinterschnitt stabile Verbindungen, die hohen statischen Kräften, aber auch dynamischen Beanspruchungen standhalten,“ erklärt Christian Bohnert, Geschäftsführer bei BTM Europe. „Unser Clinchprozess ist unempfindlich gegenüber Blechdickenschwankungen oder Oberflächenbeschichtungen. So bietet er eine effiziente Möglichkeit, blanke oder anderweitig beschichtete (z.B. lackierte) Bleche unterschiedlicher Art, Güte und Qualität sicher zu verbinden.“
Ein wichtiger Parameter beim Clinchen ist die Eindringtiefe, also der Weg, den das Werkzeug zurücklegt. Für ein zuverlässiges Ergebnis muss der eingesetzte Sensor genaue Messwerte liefern, dabei möglichst kompakt bauen und zuverlässig arbeiten. Bohnert erinnert sich: „Wir setzen schon seit über zehn Jahren an unseren Maschinen Sensorik von Novotechnik ein. Dass es die potentiometrischen Wegtaster mittlerweile mit dem kleinen M8-Steckverbinder gibt, kam uns sehr gelegen, weil uns das die Montage erleichtert. Zudem lässt sich der kompakte Taster auch in den für die Montage an Roboterarmen bestimmten Clinch-Zangen einsetzen, bei denen nur wenig Einbauplatz zur Verfügung steht.“
Der eingesetzte Kurzwegtaster hat einen Messbereich bis 10mm und stellt ein Ausgangssignal von 0…10V zur Verfügung. Neben der hohen Messempfindlichkeit kennzeichnet er sich durch seine industriegerechte Auslegung mit doppelt gelagerter Schubstange, über die Querkräfte aufgenommen werden können. Der rückseitige Endanschlag vereinfacht durch seine konstruktive Gestaltung die mechanische Ankopplung von automatischen Rückzugseinrichtungen. Der Taster lässt sich durch Schwingungen oder Vibrationen nicht beeinträchtigen und arbeitet zuverlässig bei Umgebungstemperaturen zwischen -30 und +100 °C.
Kontaktlose Alternativen
Potentiometrische Wegsensoren, wie sie bei den Clinch-Systemen eingesetzt sind, werden sich wegen ihres guten Preis-/Leistungsverhältnisses auch künftig in vielen Anwendungen behaupten, zumal es mit der Baureihe TE1 auch eine Variante gibt, die dank integrierter Elektronik ein absolutes Spannungs- oder Stromsignal am Ausgang zur Verfügung stellt, welches direkt an die analogen Eingänge der Steuerung angeschlossen werden kann.
Dennoch gibt es auch praxisgerechte, kontaktlose Alternativen. Beispielsweise arbeiten die Wegaufnehmer der Serie LS1 induktiv und sind hinsichtlich ihrer Abmessungen vollständig kompatibel mit der potentiometrischen T-Serie. Für schnelle Positionieraufgaben bietetsich der induktive Wegaufnehmer TF1 an, der in Standardlängen von 100 bis 1.000mm angeboten wird. Die Update-Rate des Messsystems erreicht 10kHz, was einen Zeitverzug von nur 0,2ms zwischen realer Position und dem zugehörigen Messwert bedeutet. Kontaktlos arbeiten auch die absoluten magnetostriktiven Wegaufnehmer der Baureihe TP1, für Messbereiche bis 4250mm. Sie punkten ebenso wie die Baureihe TF1 durch eine unbegrenzte mechanische Lebensdauer.
