磁性传感器确保分板机的安全保险功能

Schunk Electronic Solutions 公司造电路板分板机
 

公司既是一家组件制造商（直线运动单元），也是一家整体机械制造商，其产品适合用于使用线性运动电机的各种机械。在分板技术领域方面，因电路板上分布有可能很微小的元件，使铣削和锯切工序的高精度和工艺可靠性变得非常重要，工件和铣刀的定位工序必须绝对精确， SIKO GmbH 公司提供的 MagLine 绝对式磁检测系统确保了这一点。 Schunk Electronic Solutions 公司驱动技术开发部的 Stefan Weiner 先生描述了之前的生产情况：“在我司制造的分板机中，我们使用基于西门子公司自己开发的带 DRIVE-CLiQ 接口的西门子控制器，但我们以前使用的绝对磁性 SIKO 测量系统与其不兼容，因为它是基于 SSI 技术进行设计的，我们必须使用转换器来处理 DRIVE-CLiQ 接口提供的信号，这意味着机器中需要进行大量接线工作，因为接线盒只允许位于距离轴最多三米的位置，为此产生了额外的成本。”

用于电机反馈技术的磁性安全传感器
 

经安全认证的磁传感器，用于龙门定位系统的电机反馈组件中（SIKO技术特殊应用示例）

经安全认证的磁传感器，用于直线运行电机系统的电机反馈组件中（SIKO技术特殊应用示例）

技术创新性：首款通过安全标准认证的磁传感器 
Schunk 公司一直在寻找更经济、更简单的解决方案。 其信赖 SIKO 公司作为合作伙伴，共同开发出基于与西门子 DRIVE-CLiQ 接口兼容的传感器解决方案。 DRIVE-CLiQ 接口技术的特别之处在于其 SIL 技术能力，该接口实现达到所要求的安全功能，进一步开发创新的结果是，提供具备 DRIVE-CLiQ 功能的 MSA111C 磁传感器，该传感器并已通过 SIL2 标准认证。 “一个独特的亮点，”SIKO GmbH公司 MagLine（磁性测量技术）业务部负责人 Andreas Wiessler 先生说。 “我们开发了第一个开放式设计款式的绝对测量方式的磁传感器，其中的磁尺和电子设备在机械结构上完全分离，并具备安全标准认证。”其系统的使用对 Schunk 公司来说得到了预期的效果：一方面，可以达到显著的成本节约，另一方面，集成的 DRIVE-CLiQ 技术功能简化了传感器的调试和信息通信工序，达到完全不需要装置转换器，SIKO 测量系统作为即插即用解决方案直接耦合到控制系统上。 所有 DRIVE-CLiQ 组件现在都由调换器进行识别，并在系统中自动创建设置，而先前的 SSI 接口必须进行手动设置使之运行。

SIKO GmbH 公司制造带 DRIVE-CLiQ 接口的经 SIL2 认证的磁性传感器 MSA111C

磁性传感器在技术应用、位置监控和速度检测方面承担着重要的相关安全功能，其应用于分板机的各个工作点，最初用于确定工件载体的位置。 该机器由两个所谓的抽屉（穿梭系统）式托架组成，每个其中的工件载体都连接到一个呈X 截面形状的型材直轨上，运行时，导向用托架在该直轨上移动，最大尺寸为 350 毫米宽和 430 毫米长的印制电路板被手动放置在工件托架上，带有工件托架的直轨运行至铣头下方，在此，直轨按照已编 CNC 程序进行在 Y 方向上的加工运动，铣头同时也与另一个直线电机连接，其按照已编 CNC 程序进行在 X 方向上的加工运动。 两根直轨的X形截面的一侧都有一条凹槽，粘有已进行绝对式编码的磁尺带，用于确定托架的位置。 传感器头本身位于托架中，随着托架沿着磁尺带移动在导轨上，传感器扫描其准确位置，并将信号传输到更高级别的控制器。

Andreas Wiessler 先生解释了选择使用绝对式传感器的要素：“基于安全要求，此应用只允许使用绝对式检测传感器，因它可以在任何时间和任何位置检测实际值 - 即使在没有电流状态下，当机器重新启动时，实际位置会立即被识别，并且不需要进行基准参考运行。其相反于传统的增量式检测系统，该过程中的基准参考运行是必须的。”

借助已经过认证的组件使整体安全评估工作更简单 
安全保护规定主要用于保护操作人员的安全。操作人员必须干预工艺过程并因此存在受伤风险的情况是有可能会出现的，为此，必须对安全等级进行定义，例如较安全的降低了的速度或较安全的位置，例如，通过防护门的打开状态。 通过传感器精确检测出位置的信息，可以可靠地推导出速度值，此外还必须保证可以完全停止运行的功能，例如，在电缆断裂、电子元件故障或电机过热等情况下，传感器可以检测到相应错误，并会将信息传输给控制系统，使机器立即停止运行。 

使用通过 SIL2 标准认证的 SIKO 传感器，可确保相关信号始终可靠进行传递。 如果机器的此类组件本身已经通过安全认证，那么整个系统的安全评估就会容易得多。 Stefan Weiner 先生解释说：“我们使用 DRIVE-CLiQ 传感器作为安全型编码器，通过将其集成到我们的转轴中，可以递接其安全特性。 通过检测系统的编码器的安全型安装之后，我们可以将转轴也定义为安全型，这意味着我们的最终客户在购买方向轴等单独组件时，也能够将安全技术简便集成于其应用中。”

除了具备安全认证外，MSA111C 编码器还具有精度异常高的特点，其达到系统精度为 ± 10 µm，工件制造再现性为 ≤ 2 µm。 印制电路板的铣削加工过程必须非常精确地进行设计，以保证得成其细微结构。 除了位置检测外，传感器还可以检测电机的温度，为此，传感器设有一个温度输入端，该输入端直接与电机上的温度感应器相连接，由此传感器可以通过接口将温度直接传输到控制系统。 

Stefan Weiner 先生还称赞了传感器小巧紧凑的设计：“一个重要优势是传感器头没有被封装一体，装置在导轨上，于此相反，我们可以将其安装在我们的 DRIVE-CLiQ 标准机盒中，从而将传感器完美地集成到我们的轴组件中。 被封装的传感器必须在导轨侧面拧上，这会导致结构形状的干扰，并总是必须考虑到其的一劣点。 但通过上述类型变体，所有组件都集成为一整体。” 达1 µm 的最大分辨率可以完全满足 Schunk 公司的要求，尽管光学测量系统会更加准确和达到更高分辨率，但也更加昂贵，并且对环境条件要求更敏感。 另一方面，SIKO 的磁性检测系统非常坚固可靠，对灰尘等污垢不敏感，在铣削和锯切电路板时，尽管有吸尘设备，却很可能会出现灰尘污染的情况。

客户定制的特殊解决方案 
在 SIKO 公司和 Schunk 公司多年的合作中，已经实施了许多成功的项目和达到了特殊的开发创新。 DRIVE-CLiQ 传感器就是一个根据客户特定要求开发出的一创新性产品，但其不仅仅提供给 Schunk 公司作为独家客户，其具备 SIL2 证书和 DRIVE-CLiQ 功能的 SIKO 传感器，可在市场上自由获得，并适合用于具有电机反馈系统的广泛应用，例如，在木工领域或包装技术方面。

对于 Andreas Wiessler 先生而言，磁性传感器的安全类型是电机反馈解决方案领域的合乎逻辑的进一步发展，特别是对于直接驱动技术领域（如上述的直线运行电机应用）：“鉴于对安全应用的认识的不断提高，以及越来越广泛的对机械制造指令的实施，我们选择使用经过安全认证的单个组件，验证为正确的发展方向。 通过这种方式，我们可以让我们的客户也能够将安全技术简便集成于其应用中。”

作者：Michaela Wassenberg 女士，自由撰稿人

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