新金屬加工中的專用傳感器

2011/12/16 13:52:30

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代金屬材料的構(gòu)成，發(fā)生了較大的變化，高密度材料的比例下降，低密度材料有較大幅度的增加，可以說，從90年代開始，金屬材料向輕量化、節(jié)省資源、高性能和高功能的合金方向發(fā)展。隨著金屬材料的變化，金屬加工的各項(xiàng)加工工藝及檢測需要傳感器也隨之發(fā)生著改變。

Uprox+ 傳感器由傳統(tǒng)的鐵磁線圈結(jié)構(gòu)向PCB多重線圈方式的創(chuàng)新突破

　　新材料技術(shù)的發(fā)展對電感式傳感器的要求和Uprox+傳感器的創(chuàng)新：隨著科技進(jìn)步，金屬應(yīng)用市場對材料的要求不斷提高，傳統(tǒng)的單一成分的金屬由于存在密度大，硬度小，耐壓不夠等缺陷，使得應(yīng)用金屬向多元素復(fù)合的合金發(fā)展。由于新型復(fù)合金屬材料的應(yīng)用，在使用傳統(tǒng)意義上的傳感器作為檢測元器件進(jìn)行檢測時會產(chǎn)生不同程度的檢測距離的衰減，這就導(dǎo)致金屬加工企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)時采用多種不同檢測距離和性能的傳感器，但這無疑增加了金屬加工機(jī)械的設(shè)計復(fù)雜性及成本，并且增加了生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品使用，管理和維護(hù)方面的復(fù)雜性，同時也大大增加了使用成本。面對新的要求，TURCK傳感器則在金屬檢測方面創(chuàng)造了“全金屬檢測”的新標(biāo)準(zhǔn)，即能夠以相同的大開關(guān)距離檢測鐵、不銹鋼、銅、鋁和黃銅等不同金屬，并且具有最高的精度的 Uprox+ 系列傳感器。Uprox+ 電感式接近開關(guān)采用專利性的多重線圈排布的 PCB 結(jié)構(gòu)，徹底地改變了傳統(tǒng)的電感式傳感器的環(huán)氧體鐵芯工藝結(jié)構(gòu)，使得Uprox+產(chǎn)品具有全金屬檢測、檢測距離增大、優(yōu)良的EMC 特性、預(yù)阻尼特性等方面的優(yōu)良性能。這樣就可以使用最少的型號來滿足不同方案的應(yīng)用要求，極大簡化了客戶對檢測產(chǎn)品的管理，降低了使用維護(hù)成本。因而，從此種意義上講TURCK的Uprox+ 系列產(chǎn)品具有最廣泛的通用性，是為現(xiàn)代金屬加工行業(yè)“量身定做”的首選檢測元器件。

　　Uprox+傳感器在金屬加工中的應(yīng)用：

　　由于材料的多樣性，對各類金屬加工機(jī)床在加工不同材質(zhì)的金屬時的通用型要求有所提高，這就要求我們提高或改變檢測元器件的性能。TURCK公司在金屬加工中可以應(yīng)用到的以下幾類開關(guān)：位置檢測電感式接近開關(guān)，夾嵌位置接近開關(guān)，抗強(qiáng)磁干擾式，角度開關(guān)，磁性位移和磁滯位移等類型傳感器開關(guān)，可以說TURCK攻勢具有豐富的傳感器種類和各種解決方案。

　　夾嵌位置開關(guān)和抗強(qiáng)磁場干擾類開關(guān)是TURCK專門為機(jī)器人手臂上的應(yīng)用開發(fā)的產(chǎn)品，夾嵌位置開關(guān)在機(jī)器人手臂的夾取時起到準(zhǔn)確定位和確定夾取與否上起到關(guān)鍵作用。一般機(jī)器手臂旁的應(yīng)用都會伴隨有交變電磁場和EMC干擾，TURCK的抗強(qiáng)磁場干擾的夾嵌位置開關(guān)具備準(zhǔn)確的檢測性能的同時，抗強(qiáng)磁場干擾的性能和優(yōu)良的EMC特性則保證開關(guān)在機(jī)器手臂上的正常使用。

　　立體刀庫的應(yīng)用：

　　隨著科技的進(jìn)步，金屬材料的加工手段、方式也在不斷的發(fā)生變化，由原來的半手工機(jī)床的多夾具多工序向全自動化的一次夾具的加工中心發(fā)展。加工中心按不同工序自動選擇、更換刀具，自動對刀、自動改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等對加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序。而隨加工中心出現(xiàn)也就有了刀庫。立體刀庫要求換刀準(zhǔn)確，到位精度高。由于所加工的金屬材料的多樣性，這就要求刀具的材質(zhì)隨之變化，并且由于應(yīng)用位置的關(guān)系，對檢測元器件體積、不同被測材質(zhì)的檢測性能，以及及對磁場的抗性和EMC特性的要求有所提高。TURCK公司的Uprox+系列EG08外形開關(guān)由其小體積，檢測距離大，不同材質(zhì)的金屬檢測距離無衰減等可靠的檢測性能，并且具有Uprox+的磁場抗性和EMC特性在加工中心和刀庫上得到廣泛的應(yīng)用。

　　另外在焊接場所TURCK提供Uprx+系列的MT12/MT18/MT30系列的產(chǎn)品，此產(chǎn)品具有創(chuàng)新的PCB線圈排布結(jié)構(gòu)，因而具有高水平的EMC特性和較強(qiáng)的抗強(qiáng)磁場干擾能力，由于不含有鐵氧體磁芯，所以對交直流磁場不再敏感，能夠充分的抵抗焊接過程中產(chǎn)生的強(qiáng)磁場影響。同時外殼具有特氟龍涂層，能夠耐受在焊接中產(chǎn)生的火花飛濺和機(jī)械磨損以及終端機(jī)械張力。確保產(chǎn)品檢測的高可靠性和使用壽命，成為焊接場所“量身定做”的檢測產(chǎn)品。

　　TURCK模擬量傳感器檢測金屬材質(zhì)的應(yīng)用: TURCK模擬量輸出型電感式傳感器不僅可以檢測到金屬，同時還能檢測出金屬的材質(zhì)，并且傳感器與被測物之間的距離變化并不影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。模擬量輸出型電感式傳感器基于渦流原理：電導(dǎo)體處于時變磁場中或在磁場中運(yùn)動時會感應(yīng)出電壓，從而產(chǎn)生渦流。由渦流產(chǎn)生的新磁場，其方向和原線圈磁場的方向相反。這兩個磁場疊加將改變原線圈的阻抗，傳感器通過測量變換電路，將阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電壓變化輸出。

　　渦流傳感器可以檢測出不同的感應(yīng)，如被測材料的電導(dǎo)率或?qū)Т怕省Ｒ虼耍姼惺浇咏_關(guān)的靈敏度依賴于被檢測的材料。這意味著測量結(jié)果必須由材料系數(shù)調(diào)整得出修正系數(shù)。37號鋼具有最大的開關(guān)距離，其它金屬的開關(guān)距離相對小一些。修正系數(shù)就是最大開關(guān)距離與檢測其它金屬時可能衰減的距離的比值。典型的修正系數(shù)值有：黃銅0.35～0.5，銅0.25～0.45，鋁0.35～0.5，不銹鋼0.6～1。

　　圖爾克模擬量傳感器替代舊有的昂貴的檢測技術(shù)，在許多應(yīng)用領(lǐng)域大展拳腳。在易拉罐自動回收機(jī)的應(yīng)用中，它用于區(qū)分鐵鍍錫和鋁質(zhì)的易拉罐，并將它們投入相應(yīng)的回收箱內(nèi)。檢測距離與金屬材質(zhì)無關(guān)的檢測能力在這個環(huán)節(jié)非常重要，因?yàn)橐桌尥ǔ６际且呀?jīng)變形的，傳感器與易拉罐邊緣之間的距離是變化的。這種應(yīng)用此前使用串聯(lián)有磁體的霍爾傳感器，但這種傳感器不能確定易拉罐的材質(zhì)是銅鍍錫還是其它鐵磁金屬，而且根本檢測不出鋁質(zhì)易拉罐。

　　此外，它還可為在線質(zhì)量控制提供良好的技術(shù)支持：不僅可以區(qū)分成型和未成型材料，也可以檢測出不同的不銹鋼合金。這種無損檢測原來只能通過復(fù)雜而昂貴的測量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。SMS Meer皮爾格軋管的冷軋工廠是圖爾克模擬量傳感器在重工業(yè)的一個應(yīng)用案例。該公司為煉鋼、銅、鋁工業(yè)和鋼管廠、軋鋼廠、熱模鍛系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備。安裝在冷軋管機(jī)上的圖爾克渦流傳感器能夠檢測管的材質(zhì)和直徑，甚至可以在高速生產(chǎn)下檢測出結(jié)果。這是舊有的檢測系統(tǒng)不可能提供的，其最大弊端就是缺乏適應(yīng)性，而且不能提供直徑測量。SMS Meer項(xiàng)目工程師Jan Asbeck回憶并闡述圖爾克模擬量傳感器的得力之處時說：“現(xiàn)在我可以自己執(zhí)行檢測，如有需要，還能令其適配近期可能發(fā)生的變化。”

　　在金屬加工行業(yè)TURCK的傳感器正在得到越來越多的應(yīng)用，為客戶解決了各種疑難檢測問題，我們相信TURCK的傳感器將得到更多更廣的應(yīng)用。