Die messtechnische Grundlage des Weg-Codier-Systems WCS ist seit 1989 unverändert: Ein U-förmiger Lesekopf in einem robusten Kunststoffgehäuse umfasst eine stabile Codeschiene mit Aussparungen. Diese Anordnung schließt bereits die meisten Störeinflüsse aus. In der Produktvariante WCS-OM für besonders harsche Bedingungen ist der Sensor außerdem von einem schwarzen, transluzenten Gehäuse der Schutzklasse IP69 umschlossen und somit völlig unempfindlich gegen Salzwasser sowie gegen aggressive Stoffe und Hochdruckreinigung. Es weist außerdem eine hohe Schlagresistenz auf und widersteht starken mechanischen Einwirkungen.
Starke LED, zuverlässige Detektion
Auf der Innenseite ist der Lesebereich des Positionsgebers durch austauschbare transparente Kunststoffschalen vor Verschmutzung und Beschädigung geschützt. Dort leuchtet die leistungsstarke Infrarot-LED-Reihe auf einen rund 10cm langen Abschnitt der Schiene, der eindeutige Code wird nach dem Lichtschrankenprinzip erfasst. Der Sensor erkennt so den Positionswert auf 0,8mm genau. Die Fahrgeschwindigkeiten kann bis 12,5m/s betragen, die Codes reichen für eine maximale Weglänge von 314,5m. Rauch, Staub, Nebel und Witterungseinflüsse können die Messung nicht beeinträchtigen. Für den Einsatz bei besonders tiefen Temperaturen bis -40°C gibt es eine Geräteversion mit integrierter Heizung, die auch eine Beeinträchtigung durch Taubildung ausschließt.
Der breite Spalt zwischen LED-Reihe und Detektor erlaubt auch größere seitliche Bewegungen entlang der y-Achse ohne Einfluss auf die Messung. Die Absolutposition wird bei vertikaler (±10°) und horizontaler (±5°) Schrägstellung sowie bei Kurvenradien ab 500mm zuverlässig erkannt. Der Lesekopf verfügt über eine große 7-Segment-Anzeige, die sich je nach Lage automatisch um 180° dreht. Neben der Anzeige des Positionswerts bietet sie umfangreiche Diagnosefunktionen für eine detaillierte Analyse am Einsatzort. Damit können z.B. verschmutzte oder beschädigte Codeschienen-Segmente identifiziert werden.
Anwendungsspezifische Anpassung
Neben dem Lesekopf steht auch die Codeschiene in einer Variante für den Einsatz mit extremen Bedingungen und großen Temperaturschwankungen zur Verfügung: Sie besteht aus korrosionsbeständigem Edelstahl. Die standardmäßige Kunststoff-Ausführung ist aus robusten Polyesterlaminat gefertigt, das sich im Kontakt mit Ölen, Fetten und Lösungsmitteln neutral verhält sowie gegen Säuren, Laugen und aggressive Gase chemisch resistent ist. In der Intralogistik ist die Maximierung der Lagerkapazität entscheidend. Kompakte Sensoren spielen dabei eine Schlüsselrolle: Höchste Leistung in kompakter Bauform schafft mehr Platz für die Ware, denn die Technik macht sich klein. ‣ weiterlesen
Intralogistik: Neue Baumer ToF-Sensoren machen sich klein
Die Schienen werden an einem modularen Montagesystem befestigt, das die leichte Integration von Unterbrechungen und Weichen sowie von Kurvenbahnen, Steigung und Gefälle erlaubt. Referenzpunkte werden nicht benötigt. Als zusätzliche Halterung und stabilisierende Führung steht ein optionales Aluminiumprofil für die Aufnahme der Schiene zur Verfügung. Kurze Stücke der Edelstahl-Codeschiene sind als ID-Pads zur Identifikation mobiler Komponenten nutzbar. Sie werden in diesem Fall während der Vorbeifahrt von einem fest montierten Lesekopf erfasst. Auf diese Weise lassen sich bis zu 1.260 Fahrzeuge unterscheiden. Außerdem kann man die Pads zur Feinpositionierung des Verfahrwagens einsetzen. Mit ihrem Temperaturbereich von -40 bis +450°C sind sie für extreme Umgebungsbedingungen geeignet.
Wenn in den Anwendungen seitliche Bewegungen der mobilen Einheit unvermeidlich sind, kann der Sensor in einem Führungswagen in Kombination mit einem Aluminiumprofil montiert werden. Damit sind Lesekopf und Fahrwerk entkoppelt, und der freilaufende Mitnehmer kann Schwankungen bis ±45mm ausgleichen.
Kommunikatives Upgrade mit IO-Link
WCS steht weiterhin auch mit einer SSI-Schnittstelle zur Verfügung. Mit der IO-Link-Schnittstelle der neuen Geräteversion WCS3B-LS810 kann man aber zusätzliche nützliche Funktionen implementieren. Die geringfügig langsamere Übertragung wird durch den wesentlich größeren Datenumfang wettgemacht. Der Übermittlungszyklus beträgt im COM3-Modus nur rund 3ms. In dieser kurzen Zeitspanne werden Positionswert, Geschwindigkeitswert und ein Richtungsbit ausgegeben. Außerdem werden weitere Diagnosedaten zur Eigentemperatur, Vibration und Beschleunigung in drei Achsen, die das Gerät mit zusätzlichen integrierten Sensoren erfasst, parallel zu den Steuerungsdaten bereitgestellt. Sie erlauben weitreichende Schlüsse auf den Zustand des Sensors sowie der gesamten Anlage und liefern eine solide Datenbasis für bedarfsgerechte vorausschauende Wartung. Digitale Souveränität in der Automation: Fraunhofer IOSB-INA entwickelt einen KI-Assistenten für die SPS-Programmierung. ‣ weiterlesen
Automatisierung neu gedacht
Bei der Inbetriebnahme braucht es keine Einstellung am Lesekopf. Anhand der Schienencodes liefert er ohne Referenzfahrt sofort einen exakten absoluten Positionswert. Über die IO-Link-Schnittstelle kann man zudem die Zusatzfunktionen einfach aktivieren. Im IO-Link-Master werden die Sensorparameter abgespeichert und bei einem Gerätetausch automatisch von dort abgerufen. Bis zu fünf Positionsbereiche sind für die Feinsteuerung der mobilen Anlagenkomponente definierbar, um z.B. ein Endlagensignal zu generieren. Mit der Preset-Funktion lässt sich ein voreingestellter Wert automatisch als Ersatzwert für die aktuelle Position setzen. Er dient anschließend als Referenz für die absolute Position – so lässt sich etwa eine Parallelfahrt von zwei mobilen Einheiten ohne zusätzlichen Aufwand präzise steuern.
Für die Datenübertragung im IO-Link-Protokoll genügen auf einer Strecke bis 20m nichtgeschirmte Kabel. Das reduziert nicht nur die Installationskosten, sondern beseitigt auch eine potenzielle Fehlerquelle. Bei längeren Strecken oder einer Feldbusanbindung per Profinet, Ethernet/IP oder CC-Link wird ein IO-Link-Master verwendet, mit dem sich das WCS universell in Feldbussysteme integrieren lässt. Außerdem ist das System kompatibel zu den weit verbreiteten Frequenzumrichtern i550 und i650 Motec von Lenze mit IO-Link-Master-Funktion.
WCS in der Praxis
Das Weg-Codier-System dient häufig als Absolutwertgeber an Laufkatzen, Portalkränen und Hängebahnen. Bei letzteren ermöglicht die hohe chemische Resistenz von Sensor und Codeschiene auch den Einsatz in Galvanikanlagen. In der Reifenproduktion bieten der weite Temperaturbereich und die Verschmutzungsresistenz entscheidende Vorteile. Das System hat sich zudem in vielen Anwendungen bewährt, in denen weniger extreme Bedingungen herrschen. Dazu gehören u.a. die Studio- und Theatertechnik, wo es bei der Positionierung von Drehbühnen oder Beleuchtungseinheiten neben der Präzision auf einen geräuscharmen Betrieb ankommt. Die kontinuierliche absolute Positionsüberwachung und der verschleißfreie Messvorgang spielen für den Einsatz an Beschleunigungs- und Bremsrampen von Fahrstühlen, in Hebe- und Absenkstationen sowie in Regalbediensystemen eine wichtige Rolle.
