MKE-Anlage, Bild: ipf electronic

Kompakt und wirtschaftlich: Die Lösung von ipf Electronic passt sich ideal in das Gesamtkonzept der MKE-Anlage ein. Bild: ipf electronic

Die Metall- und Kunststoffwaren Erzeugungsgesellschaft (MKE) ist eine Tochter der österreichischen Haas-Gruppe. Seit Mitte der 1990er-Jahre hat sich das Unternehmen zu einem Komplett-Anbieter in den Bereichen Metall- und Kunststoffverarbeitung mit einer breitgefächerten Produkt- und Leistungspalette etabliert.

„Unser Unternehmen ist in die Segmente Automatisierung, Lohnfertigung, Feinwerktechnik, Hydranten und Ventile gegliedert. Wir gehören zum ersten Bereich und sind ausschließlich auf die Entwicklung sowie Realisierung von Sondermaschinen für Automobilzulieferer spezialisiert, insbesondere kunststoffverarbeitende Betriebe“, erklärt Christian Diwald, Teamleiter Konstruktion der Automatisierungssparte von MKE, und präzisiert: „Unser Spezialgebiet ist die Insert-Technologie, bei der unterschiedliche Bauteile beziehungsweise Metallkomponenten durch Umspritzen mit thermoplastischem Kunststoff zusammengefügt werden. Für die Fertigung solcher Hybridbauteile, die sich mit dem klassischen Spritzguss nur schwer herstellen lassen, entwickeln wir Automationslösungen."

Aufnahme für den Rotor, Bild: ipf electronic
Die Aufnahme für den Rotor, auf den die acht Magnete mit abwechselnder Polarität aufgesetzt werden. Mit dem abschließenden Auflegen und Verpressen eines Eisenpakets ist das Insert-Element für das Kunststoffgehäuse fertiggestellt. Bild: ipf electronic

Eine der jüngsten Entwicklungen ist eine automatisierte Produktionsanlage für Rotoren von DC-Motoren, die in Lüftern für Kfz-Kühler zum Einsatz kommen. Hierzu Christian Diwald: „Ein wesentlicher Bestandteil dieser Anlage ist ein Rundtisch mit mehreren Stationen, auf dem die Magneten in die Rotoren für den Gleichstromantrieb vor dem Umspritzen mit Kunststoff eingesetzt werden. Hierbei muss sichergestellt sein, dass die insgesamt acht Magneten die richtige Ausrichtung haben.“

Was hiermit konkret gemeint ist, wird mit einem Blick auf die einzelnen Stationen des Rundtisches deutlicher. Die erste Station dient der Reinigung der Aufnahme für den Rotor, um eventuelle Rückstände aus dem vorherigen Fertigungszyklus zu beseitigen. Danach werden die ersten vier Magnete mit einheitlicher Ausrichtung aller Pole (zum Beispiel Nordpol nach oben) aufgesetzt. An der dritten Station folgen die nächsten vier Magnete mit umgekehrter Polarität (also Südpol nach oben). Im Anschluss wird ein Eisenpaket aufgelegt und verpresst. Dies ist das Insert-Element für das Kunststoffgehäuse. Die Prüfung der korrekten Magnetpolausrichtung erfolgt schließlich an der fünften Station. „Mit korrekt ist gemeint, dass die Polarität, also der Nord- und Südpol, unmittelbar benachbarter Magneten jeweils abwechselnd ausgerichtet sein muss. Um dies im laufenden Fertigungsprozess prüfen zu können, suchten wir nach einer passenden Lösung“, erklärt Diwald.

Unipolare Geräte erkennen Nord- und Südpol

Prüfstation, Bild: ipf electronic
Die Prüfstation verfügt über insgesamt acht Sensoren, wobei sich jeweils ein MC080180 und MC080185 für die Erkennung des Süd- respektive Nordpols abwechseln. Bild: ipf electronic

Der Einsatz von Magnetfeldmessgeräten, die sowohl die Feldstärke als auch die Polarität erfassen, wurde seitens MKE von Anfang an verworfen. Der Konstruktionsleiter erläutert die Gründe: „Die Messung der Feldstärke war für uns nicht relevant, da diese bereits zuvor an einer anderen Stelle der Anlage geprüft wird. Hinzu kommt, dass
Magnetfeldmessgeräte nicht nur aufwendig und teuer, sondern auch für den betreffenden Anlagenbereich zu groß sind. Die Integration solcher Geräte war daher schon aufgrund der zwingend erforderlichen Packungsdichte für die Prüfstation unrealistisch.“

Eine gleichsam wirtschaftliche wie kompakte und zudem leicht integrierbare Lösung konnte stattdessen ipf Electronic bieten. Die Spezialisten des Sensoranbieters aus Lüdenscheid sind für ihr breitgefächertes Applikations-Know-how bekannt, das auch in dieser Anwendung weiterhelfen konnte. Für die Prüfstation der Sondermaschine von MKE entwickelten die Ingenieure einen Prototypen mit den unipolaren Magnetsensoren MC080180 und MC080185 zur Süd- und Nordpolerkennung. Die schlanken Geräte in Baugröße M8 (Länge 59 mm) integrieren die gesamte notwendige Elektronik und lassen sich als Gewindegeräte nach Euronorm in bereits bestehende Applikationen integrieren. Aufgrund ihrer Metallhülse aus VA, der Schutzklasse IP67 und einem Einsatztemperaturbereich von - 25°C bis 75°C eignen sich die Sensoren zudem für viele Anwendungen, in denen besonders robuste Lösungen gefordert sind. Die magnetische Empfindlichkeit beider Geräte beträgt circa 10 mT.

Gemäß der Anzahl der zu kontrollierenden Magneten verfügt die Prüfstation des Rundtisches über insgesamt acht Sensoren, wobei sich jeweils ein MC080180 und MC080185 für die Erkennung des Süd- respektive Nordpols abwechseln. Die digitalen Signale der einzelnen Geräte werden in der SPS der Sondermaschine separat verarbeitet. Ergibt die Prüfung eine falsche Polarisation eines Magneten, wird die Anlage von der SPS sofort gestoppt, um noch vor dem Umspritzen die Produktion von Ausschuss zu vermeiden.

Ist das Gesamtergebnis der Prüfung korrekt, veranlasst die SPS eine Gegenkontrolle. „Eine zusätzliche Maßnahme, um die Zuverlässigkeit der Station zu erhöhen“, betont Diwald, „denn hierbei werden die Sensoren um 45 Grad gedreht, sodass sie im Vergleich zur ersten Prüfung nun die umgekehrten Ergebnisse liefern müssen. Mit dieser Plausibilitätskontrolle stellen wir die einwandfreie Funktionsweise der Station sicher, indem wir etwa einen defekten Sensor, ein loses Kabel oder einen Kabelbruch ausschließen.“

Die Automationslösung von MKE fertigt rund 240 Rotoren pro Stunde. Da die Polaritätsprüfung der Magneten eines Rotors lediglich Zehntelsekunden benötigt, passt sich die Lösung für die Prüfstation bestens in das Gesamtkonzept der auf eine hohe Produktivität ausgelegten Sondermaschine ein. Aus Sicht von Christian Diwald ist das Ergebnis der Zusammenarbeit mit ipf Electronic durchweg positiv. „Mit den unipolaren Magnetsensoren haben wir eine überaus wirtschaftliche und zugleich kompakte Prüfstation realisieren können, die einen entscheidenden Beitrag zur Prozesssicherheit unserer Anlage leistet.“ fa