Laserschneiden Lichtschranken unterstützen den perfekten Prozessablauf bei Trumpf-Maschinen

Redakteur: Annedore Munde

Ob zum Erkennen von Anschlägen, zum Erfassen einzelner Bleche, zur Detektion von Ablageleisten an Maschinenpaletten oder zur Ermittlung der Blechstapelhöhe – die Trumpf Sachsen GmbH setzt bei der Automatisierung der Flachbett-Laserschneidemaschinen durchgängig auf die Einweglichtschranke WS/WE18-3 der Firma Sick.

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Vibrationsfestigkeit, hohe Reichweite und sichere Funktion auch bei Verschmutzung sind die wichtigsten Gründe. Hinzu kommen positive Erfahrungen aus Referenzanwendungen innerhalb des Trumpf-Konzerns, die man sich bei Trumpf Sachsen zunutze macht. Dabei gelten die Ostdeutschen innerhalb der Trumpf-Gruppe als (ein) Produkt- und Kompetenzcenter für das Laserschneiden und Blechhandling. Seit 1992 gehört die Trumpf Sachsen GmbH in Neukirch mit heute etwa 340 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von rund 87 Mio. Euro zu Trumpf – und dies nicht ohne Grund: Wurde doch an diesem Standort 1986 die erste Flachbett-Laserschneidemaschine im damaligen Ostblock entwickelt.

„Dem somit vorhandenen Know-how ist es zu verdanken, dass wir innerhalb der Trumpf-Gruppe das Produktcenter für Doppelkopf-Laserschneidemaschinen, die TruLaser-7000-Baureihe, verantworten und als Technologiecenter unter anderem für die Automatisierung der Flachbett-Laserschneidemaschinen zuständig sind“, erläutert Matthias Höer von der Elektrokonstruk-tion. Im Jahr 1997 wurde der erste Lift-Master – ein schwenkendes System zum automatischen Handling von Rohblechen, Blechzuschnitten und Restgittern – vorgestellt. Es ermöglichte erstmals einen bedienerlosen Betrieb von Trumpf-Laserschneidemaschinen.

„Heute gibt es den Lift-Master in verschiedenen Varianten, unter anderem abhängig vom Blechformat sowie der gewünschten Ausbaustufe“, erklärt Matthias Höer. „Zu den Endkunden gehören Lohnfertiger, die die Laserschneide- und Handlinganlagen in der Fertigung von Blechteilen einsetzen, sowie Hersteller von Kreissägen, Heckenscheren oder Statorblechen für Motoren.“ Im Grundaufbau besteht der um bis zu 224° schwenkende Lift-Master aus einem Saugerrahmen, der vertikal an einer säulengeführten elektromotorischen Hub-achse montiert ist. Dabei sind vier Baugrö-ßen verfügbar – für die Blechformate 1,25 m x 2,5 m und 1,5 m x 3 m respektive 2 m x 4 m und 2,5 m x 4 m.

Sensor vielseitig einsetzbar

Das umzusetzende Blech – bis zu einer Stärke von 25 mm – wird durch Vakuum-Sauger von einem Rohstapel aufgenommen. Danach schließt sich der sogenannte Transportrechen unterhalb des angehobenen Bleches, so dass während des Schwenkbetriebes das Blech darauf abgelegt und die Vakuumversorgung ausgeschaltet werden kann. Beim Absetzen saugt der Saugerrahmen das Blech wieder an, der Rechen öffnet sich und das Blech wird auf die Maschinenpalette gelegt. Je nach Automatisierungsgrad der Blechbearbeitung steht das Handlingsystem auch in den Ausbaustufen Lift-Master Sort zur Gutteil-Restgitter-Trennung oder als Version Lift-Master Store mit direkter Anbindung an ein automatisches Blechlager zur Verfügung.

„So unterschiedlich die einzelnen Lift-Master-Versionen sein können, so einheitlich sind doch die Aufgaben der eingesetzten Sensoren, die zur Automatisierung des Blechhandlings benötigt werden“, sagt Matthias Höer. So wird vor dem Aufnehmen eines Bleches geprüft, dass sich am Lager-wagen, auf dem der Rohstapel sitzt, keine Positionieranschläge mehr befinden. Da-nach muss sichergestellt werden, dass nur ein einzelnes Blech angehoben wurde – und dies vollflächig. „So können Adhäsionskräfte durch die Ölschicht auf den Blechen dazu führen, dass entweder mehrere Bleche angehoben werden oder ein Blech sich nur teilweise vom Stapel löst. Letzteres würde mit dem sich schließenden Transportrechen kollidieren“, erläutert Höer.

Beim Absenken wird vor dem Öffnen des Rechens die Ablageleiste der Maschinenpa-lette ermittelt. Wenn die geschnittenen Ble-che auf den Fertigteilstapel abgelegt werden, erfasst der gleiche Sensor die Stapelhöhe, so dass sich der Saugrahmen auf das geeignete Niveau absenkt. Gelöst werden all diese Detektionsaufgaben – über die gesamte Lift-Master-Baureihe hinweg – mit der Einweg-Lichtschranke WS/WE18-3.

Einweglichtschranke setzt Maßstäbe

Anwendungstechnisch stellt der Einsatz am Lift-Master besondere Anforderungen an Lichtschranken. „Beim größten Blech-maß liegen über 4,7 m zwischen Sender und Empfänger. Gleichzeitig treten durch das Gewicht der Bleche nicht nur Vibrationen auf, sondern auch der Saugrahmen arbeitet in gewissen Toleranzen. Trotz beider Effekte dürfen sich Sender und Empfänger der Lichtschranke nicht verlieren“, erklärt Martin Sittig von der Sick Vertriebs-GmbH in Düsseldorf und ergänzt: „Darüber hinaus kommt es bei den spiegelnden und reflektierenden Blechen auf eine hohe Fremdlichtsicherheit des Sensors an. Schließlich muss eine zuverlässige Funktion auch bei zunehmender Verschmutzung etwa durch Schneidstaub gewährleistet sein.“

Die WS/WE18-3 erfüllt diese Anforderungen und setzt in puncto Detektions- sowie Betriebseigenschaften Maßstäbe. Die Reichweite von 20 m deckt alle Lift-Master-Versionen ab und bietet gleichzeitig große Funktionsreserven bei einsetzender Verschmutzung. Das robuste, industriegerechte ABS-Gehäuse verfügt über verstärkte Montagebohrungen und eine einfach zu reinigende, plane Optik. „Neben dem hohen Erfüllungsgrad in der Applikation bietet die WS/WE18-3 auch eine besondere Prozessverfügbarkeit gegenüber Störgrößen aus dem Einsatzumfeld, unter anderem gegen elektromagnetische Felder oder Fremd-licht“, sagt Roland Hackenjos, Produktma-nager in der Division Automatisierungstechnik der Sick AG, Waldkirch. Einfache Montage und simple Inbetriebnahme sowie die ablesefreundliche Rundum-LED sind weitere zwar kleine aber wichtige Details der Lichtschranke. An jedem Saugerrahmen kommen drei WS/WE18-3 zum Einsatz – eine längs auf einer Blechseite und zwei quer über die Formatdiagonale. Zum Schutz vor Beschädigungen oder ungewollten Dejustagen sind sie in ein Schutzgehäuse am Rahmen eingebaut. Der Öffnungswinkel des Senders von etwa 4° stellt sicher, dass der Empfänger das Sendelicht auch bei Vibrationen oder leichten Verwindungen des Rahmens immer erfasst. „Im Automatikbetrieb des Lift-Masters melden die Sensoren, wenn An-schläge des Lagerwagens die Aufnahme des Bleches verhindern, beim Aufnehmen mehrere Bleche gleichzeitig beziehungsweise ein einzelnes Blech nur teilweise angehoben wurde, beim Absenken auf die Maschinenpa-lette die Ablageleisten erkannt werden beziehungsweise beim Absenken auf dem Fertigteilstapel die aktuelle Stapelhöhe erreicht wird“, beschreibt Matthias Höer die vierfache Funktion der WS/WE18-3.

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Neben dem Saugerrahmen des Lift-Masters ist die Einweglichtschranke WS/WE18-3 in weiteren Maschinen und Anlagen das sensortechnische „Trumpf-Ass“. Im Führungsrahmen des Lift-Master Store ist ihre Funktion die Erkennungder Blechstapeloberkante (Höhenkontrolle) bei der Fahrt der Palette in das angeschlossene Blech-Hochregallager. Im Scherenhubtisch am Grip-Master für Stanz- und Kombimaschinen detektiert die Lichtschranke die Oberkante des Restgitterstapels und schaltet die Hubbewegung ab. Daneben kommt in weiteren Anwendungen beziehungsweise Anlagen die Reflexions-Lichtschranke der Baureihe, die WL18-3, zum Einsatz.

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