10.02.2020

Kompakter Mapping-Sensor

Auf engstem Raum

Sensoren mit hoher optischer Leistung auf kleinstem Raum sind immer wieder dort gefragt, wo Einbauräume knapp und das Gewicht auf ein Minimum zu reduzieren ist. Ausführungen mit besonders miniaturisierter Bauform sind hier häufig das Mittel der Wahl. Doch auch sie stoßen mittlerweile hinsichtlich Baugröße und Leistungsfähigkeit bei immer kleiner werdenden Anlagen an ihre Grenzen.


Der Mapping-Sensor im Greifer erkennt präzise die Position stark reflektierender Wafer und damit volle Slots, doppelte Wafer oder Wafer in Schieflage.
Bild: Balluff GmbH

Neue Maßstäbe sollen hier die Micromote-Sensoren von Balluff setzen, die kleine Sensorköpfe mit einer externen Auswerteeinheit kombinieren und über ein hochflexibles elektrisches Kabel miteinander verbinden. Eingesetzt werden diese beispielsweise beim Wafer-Mapping. Hier sind optoelektronische Sensoren von hoher Präzision gefragt, die sich passgenau in die zum Teil äußerst dünnen Endeffektoren integrieren lassen. Die kompakten Sensoren mit Abmessungen von 2,4x1,5x7mm verfügen über einen kontrollierten und fokussierten Lichtspot, mit dem sie sicher auch die Kanten der nur wenige m-dicken Wafer und damit auch volle Slots, doppelte Wafer oder Wafer in Schieflage erkennen können. Dank eines modularen Baukastensystems lassen sich die Sensorköpfe mit einer Reichweite von bis zu 800mm leicht an solche spezifischen mechanischen Einbausituationen anpassen. Die Anwendung auf kleinstem Raum wird duch miniaturisierte LEDs, Fotodioden und Fototransistoren ermöglicht. Für ihre Produktion wurde eigens ein patentiertes Herstellungsverfahren entwickelt, das die optische Präzision der mikrooptischen Komponenten gewährleisten soll. Weiter ermöglicht ein Baukastensystems dem Anwendern, für eine Vielzahl von Applikation die passende Lösung zu finden. Dabei kann es sich um die Positionserfassung von Kleinteilen, das Erkennen und Zählen von Objekten oder die Füllstanderfassung von schäumenden Flüssigkeiten handeln. Auch kundenspezifische Lösungen können sich schnell und flexibel realisieren lassen.

Signalübertragung

ohne Verluste

Da bei den Micromote-Sensoren bereits die gesamte Optoelektronik in den Sensorkopf integriert ist, gibt es keine Verluste, wie sie bei Faseroptiken beim Einkoppeln des Lichtes auftreten. Die Signalübertragung zum Sensorkopf erfolgt über flexible Anschlussleitungen, ohne Rücksicht auf Mindestbiegeradien nehmen zu müssen. Dabei halten sie bei einem Durchmesser von 1,8mm auch noch einer Zugbelastung von 90kg stand, da die Kabel eine ausreichende Reiß- und Bruchfestigkeit besitzen. Darüber hinaus werden Ausführungen mit Aramid-behandelten Litzen und PUR-Mantel angeboten. Diese sind nahezu ermüdungsfrei und können auch in Schleppketten verwendet werden. Passende Einsatzgebiete beinhalten somit auch bewegte Maschinenteile, z.B. Robotergreifarme und Schlitten.

Keine Lösung

von der Stange

Um die Miniatursensoren zu realisieren, wurden anstatt herkömmliche optoelektronische Bauelemente zu verwenden, Microspot- und Nanospot-LEDs mitsamt der dazu gehörigen patentierten Fertigungsweise entwickelt. Mit ihr wird bereits in der Fertigung die Optik jedes Sensors auf die jeweilige Applikation ausgelegt. So bieten die Bauelemente nicht nur einen hohen Miniaturisierungsgrad, sondern auch überzeugende optische Eigenschaften. Im Gegensatz zu ihren Pendants von der Stange, die nicht selten Schielfehler bis zu 30° aufweisen, liegen die Achsfehler bei den Miniatursensoren unter 1°. Darüber hinaus bieten die Infrarot- und Rotlicht LEDs der Microspot-Baureihe in der Serie Öffnungswinkel von ca. 3°. Sie können mittels einer 2mm-Optik und einem kreisrunden Lichtpunkt Spitzenwerte von 1° erzielen. Egal, ob LEDs, Fotodioden oder Fototransistoren, es handelt sich immer um komplett abgestimmte optische Einheiten, die sich durch Baugröße, Abbildungsqualität des Lichtstrahls, hohe Gleichmäßigkeit und niedrige Exemplarstreuung auszeichnen sollen. Zusätzliche Komponenten wie Linsen, Blenden oder Filter sind nicht erforderlich. So können zeitaufwändige Arbeiten wie Mikrojustage und optischer Abgleich vermieden werden.

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