投稿者: Shinagawamotkyni

Was ist ein Türschalter?

Ein Türschalter ist eine Vorrichtung, die einen Kontaktausgang als Reaktion auf das Öffnen oder Schließen einer Tür erzeugt.

Weit verbreitete Türschalter mit Kontakt sind Geräte, die in ihrem Aufbau Endschaltern und Mikroschaltern ähneln und sich dadurch auszeichnen, dass sie an der Tür oder den Türen befestigt werden.

Anwendungen von Türschaltern

Türschalter gehören zu den am häufigsten verwendeten Geräten in der Industrie und in Haushaltsgeräten. Türschalter werden unter anderem verwendet:

• Zur Erkennung des Öffnens und Schließens von Türen in Kühlschränken und Mikrowellenherden
• Für die automatische Beleuchtung in Ställen
• Zur Verriegelung großer Pressen und Transportgeräte
• Für die automatische Beleuchtung von Schalttafeln
• Zur Erkennung des Öffnens und Schließens von Fächern in Druckern und Multifunktionsgeräten
• Zur Erkennung des Öffnens und Schließens von Autotüren

Das häufigste Beispiel ist der Einsatz in Kühlschränken. Viele Kühlschränke geben einen Signalton ab, wenn die Tür über einen längeren Zeitraum geöffnet bleibt, oder schalten die Innenbeleuchtung ein, wenn die Tür geöffnet wird. In diesem Fall wird ein Türschalter verwendet, um das Öffnen und Schließen der Tür zu erkennen.

Türschalter können auch als Sicherheitsverriegelungsvorrichtungen in der Industrie eingesetzt werden. Sie werden vor allem an großen Produktionsanlagen eingesetzt und dienen häufig der Vermeidung von Personenschäden.

In der Vergangenheit kam es häufiger zu Unfällen mit großen Maschinen oder Geräten, die mit hohem Drehmoment arbeiten. Um solche Unfälle zu verhindern, werden Maßnahmen ergriffen, wie z. B. die Abdeckung der gesamten Anlage mit einem Schutzzaun. Da es für Personen schwierig ist, an das Gerät heranzukommen, wenn es nur mit einem Zaun abgedeckt ist, wird eine Tür oder etwas Ähnliches installiert, und häufig wird eine Verriegelung eingebaut, damit das Gerät anhält, wenn die Tür geöffnet wird.

Türschalter, die für Verriegelungen verwendet werden, werden manchmal als Sicherheitstürschalter bezeichnet. Wird die Verriegelung mit nur einem Türschalter als unvollständig erachtet, kann z. B. ein Türschalter mit elektromagnetischer Verriegelung verwendet werden.

Funktionsweise von Türschaltern

Ein Türschalter besteht aus einem Kontakt, einem Mechanismus und Beschlägen.

1. Kontakte

Der Kontakt ist das Bauteil, das das digitale Kontaktsignal überträgt. Hauptsächlich werden Materialien wie Silber oder Gold verwendet. Der zulässige Stromwert von Kontakten liegt im Allgemeinen bei mehreren Ampere, und sie werden häufig in Steuerschaltungen eingesetzt.

2. Mechanischer Teil

Der mechanische Teil ist die Komponente, die das Öffnen und Schließen der Tür erfasst. Je nach Anwendung gibt es kontaktbehaftete und berührungslose Produkte. Bei den kontaktbehafteten Produkten kommen hauptsächlich Mikroschalter zum Einsatz, während bei den berührungslosen Produkten Reed-Schalter verwendet werden.

3. Halterungen

Montagebügel sind Beschläge zur Befestigung an der Tür. Üblich sind Produkte mit einer Schraubbefestigung oder einer ähnlichen Konstruktion. Es gibt auch Produkte mit One-Touch-Steckern.

Arten von Türschaltern

Es gibt verschiedene Arten von Türschaltern, je nach Anwendung. Typische Arten sind:

1. Berührungslose Türschalter

Berührungslose Türschalter sind Türschalter mit einem internen Reed-Schalter. Er wird mit einem speziellen Betätiger geliefert und nutzt einen integrierten Magneten, um das Öffnen und Schließen zu erkennen. Da sie nicht mit der Tür in Berührung kommen, zeichnen sie sich dadurch aus, dass sie nur wenige Teile haben, die einem mechanischen Verschleiß unterliegen.

Allgemeine Reedschalter können ihre Kontakte mit Hilfe eines Magneten öffnen und schließen, aber für Sicherheitsanwendungen erfordert die Struktur den Einsatz eines speziellen Betätigers. Damit soll verhindert werden, dass der Reed-Schalter nicht funktioniert.

2. Kontakt-Türschalter

Der Kontakttyp ist ein Türschalter mit einer internen Mikroschalterstruktur. Das Schließen der Tür wird erkannt, wenn der Betätiger am Ende mit der Tür in Kontakt kommt. Es steht eine breite Palette von Betätigern zur Verfügung.

Aufgrund ihrer Robustheit und geringen Kosten werden Türschalter mit Kontakt in Kühlschranktüren und Druckern eingesetzt. Es besteht jedoch die Gefahr einer Fehlfunktion, wenn die interne Feder mit der Zeit nachlässt.

3. Türschalter mit elektromagnetischer Verriegelung

Türschalter mit elektromagnetischer Verriegelung sind Türschalter mit einer Funktion zum Verriegeln der Tür mit einem elektromagnetischen Schloss. Wenn ein Türschalter für Sicherheitsanwendungen verwendet wird, kann eine Fehlfunktion des Türschalters zu Personenschäden führen.

Durch die Wahl eines Türschalters mit elektromagnetischer Verriegelung ist es möglich, ein unbeabsichtigtes Eindringen durch Verriegeln der Tür zu verhindern. In der Regel ist eine Verriegelung vorgesehen, so dass ein gewaltsames Aufbrechen der Tür bei verriegelter Tür zum Anhalten des Geräts führt.

Was ist ein kollaborativer Roboter?

Kollaborative Roboter sind Roboter, die es Menschen und Robotern ermöglichen, im selben Arbeitsbereich zu arbeiten.

Bei den herkömmlichen Robotern handelt es sich hauptsächlich um Industrieroboter, die Montage- und Transportaufgaben übernehmen, z. B. in der Automobil- und anderen Fertigungsbetrieben, aber sie werden auf speziellen Automatisierungslinien installiert, wo der menschliche Zugang auf die Wartung beschränkt ist.

Solche speziellen Automatisierungslinien können zwar die Produktivität im Vergleich zur manuellen Arbeit drastisch erhöhen, erfordern aber in der Regel hohe Anfangsinvestitionen, einschließlich der Konstruktion, und sind weniger flexibel als manuelle Linien, wenn kleine Probleme auftreten oder Fertigungselemente geändert werden müssen.

In diesem Zusammenhang ermöglichte die Deregulierung im Jahr 2013 die Einführung von kollaborativen Robotern, die Seite an Seite mit Menschen arbeiten. Kollaborative Roboter können ohne Sicherheitsbarrieren mit Menschen im selben Arbeitsbereich zusammenarbeiten und so dazu beitragen, den Mangel an Arbeitskräften zu beheben. Im Vergleich zu konventionellen dedizierten Automatisierungslinien sind die Anfangsinvestitionen geringer, und zusätzliche Roboter können eingeführt werden, ohne den Betrieb der Linie zu unterbrechen, was die Einführung für kleine und mittlere Unternehmen erleichtert.

Heute werden kollaborative Roboter in einer Vielzahl von Produktionsstätten eingesetzt, z. B. in der Lebensmittel-, Automobil- und Elektronikindustrie, und auch in der Gastronomie wurden Catering-Roboter entwickelt, die immer häufiger im Alltag eingesetzt werden.

Anwendungen von kollaborativen Robotern

Kollaborative Roboter sind relativ klein und können detaillierte Arbeiten in kleinen Arbeitsbereichen durchführen. Sie sind in der Regel mit Kameras und Bildverarbeitungsfunktionen ausgestattet und werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt.

Früher wurden die Teile manuell eingelegt und mit ihrer Ausrichtung, Position usw. der Linie zugeführt, aber mit dem Erwerb von Bildverarbeitungsfähigkeiten können Roboter die Farbe, Form, Ausrichtung usw. einer großen Anzahl von Teilen erkennen, sie entnehmen und dem nächsten Prozess zuführen, was erheblich zur Produktivitätssteigerung beiträgt.

Funktionsweise der kollaborativen Roboter

Kollaborative Roboter sind flexibler als herkömmliche Industrieroboter und verfügen über Gelenke mit fünf oder sechs Achsen, so dass sie mit hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision arbeiten können. Außerdem sind sie mit Kameras und Sensoren ausgestattet und nutzen die Bildverarbeitung, um nicht nur das Objekt, sondern auch die Umgebung zu erkennen. Einige Modelle können über Tasten am Arm bedient werden, um dem Roboter Bewegungsanweisungen zu geben.

Außerdem werden Sicherheitsvorkehrungen getroffen, um sicherzustellen, dass sie im selben Arbeitsbereich wie Menschen kooperativ arbeiten. Viele kollaborative Roboter haben eine abgerundete Form, um Verletzungen von Menschen zu vermeiden, und die meisten verfügen über Sensoren, die den Betrieb erkennen und stoppen, wenn sie von einer Person berührt werden.

Andere sind zum Beispiel mit einer LED-Lichtfunktion am Roboterarm ausgestattet, die den Status des Roboters anzeigt, so dass der Benutzer den Betriebszustand überprüfen kann. Obwohl die Roboter bei ihrer Einführung auf Sicherheit ausgelegt sind, muss der einführende Bediener selbst durch Risikobewertungen für Sicherheit sorgen.

Weitere Informationen zu kollaborativen Robotern

Bei der Einführung eines Roboters, unabhängig davon, ob es sich um einen Industrieroboter oder einen kollaborativen Roboter handelt, ist ein Teach-in erforderlich, um den Arbeitsvorgang zu definieren und im Steuerungssystem des Roboters einzustellen. Das Einlernen kann auf verschiedene Weise erfolgen, unter anderem:

1. Offline-Teaching

Beim Offline-Teaching wird ein Programm erstellt und auf dem Roboter installiert. Dies ist zwar möglich, wenn ein PC zur Verfügung steht, aber dabei werden der tatsächliche Betrieb und die Umgebung nicht überprüft, und es sind Programmierfehler möglich, was die Programmierung komplexer Bewegungen oder von Fällen, in denen mehrere Roboter gleichzeitig arbeiten, erschwert. Als Antwort darauf wird die Technologie des digitalen Zwillings angewandt und ein Ansatz zur realistischen Reproduktion von Bewegungen gefördert.

2. Online-Teaching

Das Online-Teaching ist eine Methode, bei der der Roboter im Feld ferngesteuert wird und das Programm aus der Betriebsgeschichte des Roboters erstellt wird. Da verschiedene Fälle vorgesehen sind und vor Ort umgesetzt werden, ist es notwendig, den Betrieb während dieser Zeit zu unterbrechen.

3. Direktes Teaching

Beim direkten Teaching bewegt eine Person den Roboter direkt von Hand, damit er die Bewegungen lernt. Der Roboterarm verfügt über einen integrierten Kraft- und Drehmomentsensor oder einen Servomotor mit Drehmomenterfassung. Diese Methode berechnet automatisch die von außen einwirkende Kraft, die Geschwindigkeit und den Drehwinkel und konfiguriert das Programm. Sie wird insbesondere bei Kollaborativen Robotern häufig eingesetzt.

4. Lehren mit KI

In den letzten Jahren wurden Technologien entwickelt, die KI nutzen und es der KI ermöglichen, automatisch Programme zu erstellen, indem sie nur Arbeitsziele vorgeben, so dass Arbeitsprogramme einfach und in kurzer Zeit erstellt werden können.

Was ist eine TOF-Kamera?

Eine TOF-Kamera (Time-of-Flight) ist eine Kamera, die die Entfernung zu einem Objekt durch Messung der Lichtlaufzeit sichtbar macht.

Infrarotlicht wird hauptsächlich zur Messung der Entfernung zu einem Objekt verwendet. Es wird die Zeit gemessen, die das eingestrahlte Infrarotlicht benötigt, um vom Objekt zurückzukehren, und aus dieser Zeit wird die Entfernung berechnet.

Während eine normale Kamera nur zweidimensionale Informationen über ein Objekt liefern kann, enthält das von einer TOF-Kamera aufgenommene Bild Tiefeninformationen, so dass es möglich ist, dreidimensionale Informationen zu erhalten. Die Methode der Informationsgewinnung mit Hilfe von Bildern, wie bei Kameras, wird als 3D-TOF bezeichnet, während die Methode der einfachen Entfernungsbestimmung als 1D-TOF bezeichnet wird.

Anwendungen von TOF-Kameras

TOF-Kameras haben eine Vielzahl von Anwendungen in der Industrie, der Medizin und anderen Bereichen, darunter:

1. Personen- und Formerkennung

TOF-Kameras werden zur Personen- und Formerkennung eingesetzt. TOF-Kameras können zur Erkennung der Bewegungen von Patienten in Krankenhäusern eingesetzt werden und helfen bei deren Überwachung. Sie können auch in Geschäften installiert werden, um die Bewegungen von Personen zu verfolgen und bei der Zählung der Personenanzahl eingesetzt werden.

Weitere Einsatzgebiete von TOF-Kameras sind die Autoautomatisierung. Um zu verhindern, dass Fahrzeuge mit Fußgängern zusammenstoßen, können TOF-Kameras zur Erkennung von Fußgängern eingesetzt werden.

2. Objekterkennung und Sicherheitsüberwachung

TOF-Kameras werden zur Objekterkennung und Sicherheitsüberwachung in Fabriken und anderen Produktionsstätten eingesetzt. Wenn sie an Industrierobotern und Transportgeräten angebracht sind, können TOF-Kameras das Eindringen von Objekten erkennen.

Werden TOF-Kameras an Pressen, Robotern und anderen Gefahrenquellen installiert, können sie auch erkennen, ob es sich bei dem sich nähernden Objekt um ein Transportgut oder eine Person handelt. Bei der Beobachtung von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen kann durch die Messung von Größe und Form festgestellt werden, wann die Pflanzen erntereif sind.

3. Einsatz in Smartphones

TOF-basierte Entfernungsbildsensoren werden zunehmend in Smartphones eingesetzt, wo sie die physischen Bewegungen des Spielers genau erfassen und in Spielen wiedergeben können, und es wird erwartet, dass sie auch in VR und AR eingesetzt werden.

Sie ermöglichen auch die sofortige Messung und Anzeige der Abmessungen eines Objekts beim Kauf oder Verkauf auf einer E-Commerce-Website. An anderer Stelle werden TOF-Kameras auch für die Gesichtserkennungsfunktion beim Einloggen in ein Smartphone verwendet.

Die TOF-Kamera identifiziert die Form des Gesichts, um die Gesichtserkennungsfunktion zu ermöglichen. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Kameras kann eine TOF-Kamera auch eine Nachahmung verhindern, da sie das Gesicht des Besitzers als bloße flache Oberfläche erkennt, selbst wenn ein Foto des Gesichts des Besitzers verwendet wird.

Funktionsweise der TOF-Kamera

Eine TOF-Kamera besteht im Wesentlichen aus einem Objektiv, einem Detektor, der Licht erfasst, und einer Lichtquelle, die sich mit ihm synchronisiert. Das von der eingebauten Lichtquelle ausgesandte Referenzlicht wird vom Objekt reflektiert, und die Zeit, die das Licht benötigt, um den Detektor zu erreichen (Lichtlaufzeit), wird gemessen.

Die Lichtgeschwindigkeit beträgt etwa 300 000 km/s und ist eine unveränderliche Konstante. Die Entfernung des Objektkorns ist daher die Hälfte des Produkts der beiden Werte.

Arten von TOF-Kameras

Es gibt zwei Haupttypen von Lichtlaufzeitmessverfahren: direkte TOF und indirekte TOF.

1. Direkte TOF-Methode

Bei der direkten TOF-Methode wird gepulstes Licht als Referenzlicht eingestrahlt und die reflektierten Lichtpulse werden erfasst. Bei dieser Methode wird die Laufzeit durch direkte Messung der Zeit von der Bestrahlung bis zur Detektion gemessen.

Gleichzeitig mit der Einstrahlung des Referenzlichts wird im Messkreis ein Messimpulsstrom mit bekannter Breite und Periode erzeugt. Die Laufzeit kann aus der Differenz zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Pulsstrom am Detektor durch den Messpulsstrom erzeugt wird, und dem reflektierten Licht gemessen werden.

2. Indirekte TOF-Methode

Bei der indirekten TOF-Methode wird die Entfernung aus der Phasenverschiebung mit einem Referenzlicht bestimmt. Die Amplitude der von der Lichtquelle ausgestrahlten Dauerstrichwelle wird moduliert, um eine Sinuswelle mit bekannter Frequenz zu erzeugen.

Diese wird als Referenzlicht auf das Objekt gestrahlt, und die Phasenverschiebung des vom Objekt reflektierten Lichts wird erfasst. Die Phasenverschiebung kann mit Hilfe der Frequenz der Sinuswelle in eine Zeitdifferenz umgerechnet werden. Daraus lässt sich die Flugzeit berechnen.

Konkret wird die Intensität des reflektierten Lichts viermal für eine Periode des Referenzlichts gemessen. Durch diskrete Fourier-Transformation kann die Phasenverschiebung zum Referenzlicht bestimmt werden.

Weitere Informationen zu TOF-Kameras

Vorteile von TOF-Kameras

Zu den Vorteilen der TOF-Methode gehören ihre geringe Größe, die niedrige CPU-Belastung und die Möglichkeit, sie an dunklen Orten einzusetzen. Die jeweiligen Vorteile werden im Folgenden beschrieben:

1. Kann an dunklen Orten eingesetzt werden
Der Vorteil von TOF-Kameras besteht darin, dass sie im Dunkeln eingesetzt werden können, da sie Infrarotlicht anstelle von sichtbarem Licht verwenden. Dreidimensionale Informationen über Objekte können auch dann gewonnen werden, wenn es in der Umgebung überhaupt keine Lichtquelle gibt.

2. Geringe Größe und niedrige CPU-Belastung
TOF-Kameras haben eine einfache Gerätekonfiguration, die es ihnen ermöglicht, kleiner zu sein als Systeme mit strukturiertem Licht. Ein weiteres attraktives Merkmal ist die geringe CPU-Last.

Wenn man die Integration von TOF-basierten Sensoren in Produktionsanlagen in Betracht zieht, verringert eine geringe CPU-Belastung das Risiko von Verzögerungen und ermöglicht den Aufbau stabiler Produktionssysteme.

3. Kostengünstige Produkte verfügbar
TOF-Kameras sind nicht nur teure Produkte, sondern je nach Spezifikation auch kostengünstige Produkte. Da der Preis von TOF-Kameras je nach Spezifikation stark schwankt, ist es ratsam, vor dem Kauf den Preis mit den gewünschten Spezifikationen zu vergleichen.

Was ist ein Konturmessgerät?

Konturmessgeräte sind Geräte, die die Kontur eines Objekts abtasten und seine Form genau aufzeichnen, analysieren und messen.

Unter den Konturmessgeräten werden diejenigen, die die Oberfläche des zu messenden Objekts direkt mit einem Taststift abtasten und die Bewegung des Taststiftes genau verfolgen, als Kontaktprofilometer bezeichnet. Im Gegensatz dazu werden diejenigen, die die Oberfläche durch Erfassung des von der Oberfläche reflektierten Lichts, z. B. mit einem Laser, abtasten, als berührungslos bezeichnet.

Berührungslose Konturmessgeräte sind zwar relativ einfach zu bedienen, haben aber den Nachteil, dass der Zustand des reflektierten Lichts je nach Material und Beschaffenheit der Oberfläche des Objekts stark variiert. Aus diesem Grund werden häufig berührende Geräte verwendet, die von den Bedingungen nicht beeinflusst werden.

Anwendungen von Konturmessgeräten

Konturmessgeräte werden vor allem bei der Entwicklung, Herstellung und Qualitätskontrolle von Metallbearbeitungsprodukten eingesetzt. Sie können auch für automatische Messungen in der Produktionslinie verwendet werden, indem eine Reihe von Messvorgängen programmiert wird.

Wegen der Gefahr, die Oberfläche eines Konturmessgeräts zu zerkratzen, wird bei Produkten, bei denen die Qualität des Aussehens wichtig ist, häufig eine Stichprobenprüfung durchgeführt. Da Konturmessgeräte Formen und Abmessungen mit einer hohen Genauigkeit messen können, lassen sie sich auch für die Flächenrückführung einsetzen.

Funktionsweise der Konturmessgeräte

In diesem Abschnitt wird das Prinzip der weit verbreiteten berührenden Konturmessgeräte beschrieben. Berührende Konturmessgeräte bestehen aus einem Detektor, der sich horizontal bewegt, und einem Taststift, der sich in einem großen Kreisbogen auf und ab bewegt.

Die Konturform kann durch ständiges Aufzeichnen der Koordinaten der Taststiftspitze mit Hilfe eines digitalen Maßstabs verfolgt werden, wobei die X-Koordinate aus der horizontalen Bewegung und die Y-Koordinate aus der vertikalen Position des Taststiftes stammt. Dabei ist zu beachten, dass sich der Arm, an dem der Taststift befestigt ist, bogenförmig auf und ab bewegt.

Das bedeutet, dass auch die Tastspitze der Form des Messobjekts in einer Kreisbogenbewegung folgt. Um die XY-Koordinaten genau aufzeichnen zu können, muss daher der durch die Kreisbogenbewegung verursachte Fehler in X-Richtung kompensiert werden. Wenn der digitale Maßstab, der zur Messung der vertikalen Bewegung des Tasters verwendet wird, nur lineare Bewegungen messen kann, ist außerdem ein Mechanismus erforderlich, der die Kreisbogenbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt.

Bei Detektoren ist eine genaue Positionierung wichtig, daher werden für diese Bewegung Kugelumlaufspindeln und Schrittmotoren verwendet. Bei Hochpräzisionsmaschinen sind die elektrischen Komponenten wie die Stromversorgung und die Steuerplatine in der Regel in einem externen Gehäuse untergebracht, um die Auswirkungen der Wärmeausdehnung zu minimieren.

Weitere Informationen zu Konturmessgeräten

1. Nachführwinkel von Konturmessgeräten

Konturmessgeräte sind an ihrem Ende mit einem Taststift ausgestattet. Der Tastereinsatz ist senkrecht auf dem Arm montiert und kann nicht im rechten Winkel messen.

Der Winkel, in dem das Konturmessgerät messen kann, wird als Nachführwinkel bezeichnet, der sich auf die Aufwärts- bzw. Abwärtsrichtung bezieht. Der Nachführwinkel hängt von der Form des Tastereinsatzes ab, der in Aufwärts- und Abwärtsrichtung seine eigenen Grenzen hat.

Wenn der Tastereinsatz eine konische oder symmetrische Form hat, sind die Nachführwinkel bergauf und bergab gleich. Wenn der Tastereinsatz jedoch eine asymmetrische Form hat, ändern sich die Nachführwinkel in aufsteigender und absteigender Richtung, so dass Vorsicht geboten ist. Der Nachführwinkel hängt auch von der Messgeschwindigkeit und der Messkraft ab, und je höher die Messgeschwindigkeit ist, desto schwieriger ist es, eine steile Steigung zu erfassen.

2. Tägliche Inspektion von Konturmessgeräten

Berührende Konturmessgeräte unterliegen einem Verschleiß, da die Tastspitze in Kontakt mit der zu messenden Oberfläche steht. Selbst wenn der Verschleiß minimal ist, wird er durch Hysterese und andere Veränderungen im Laufe der Zeit aufgrund wiederholter Verwendung beeinflusst.

Regelmäßige Inspektionen sind daher notwendig, aber eine häufige Wartung in großem Umfang ist aus Kosten- und Arbeitsgründen nicht praktikabel. Daher werden wichtige Funktionen und leistungsrelevante Punkte im Rahmen einer Routineinspektion einfach korrigiert.

Bei der täglichen Inspektion von Konturmessgeräten werden hauptsächlich die folgenden drei Punkte überprüft und korrigiert:

• Genauigkeit der Messwerte
  Die Messungen werden gegen ein kalibriertes Bezugsnormal, z. B. einen Endmaßstab, durchgeführt und eventuelle Abweichungen zwischen dem kalibrierten Wert und dem tatsächlich gemessenen Wert korrigiert.
• Grad der Abnutzung der Tastspitze
  Bei der Messung einer bewerteten Stufe beispielsweise sinkt die Tastspitze entsprechend der Abnutzung des Tastereinsatzes ab, was zu einer leichten Abweichung zwischen der tatsächlichen Form und der gemessenen Form führt. Anhand dieser Diskrepanz wird die Abnutzung berechnet und kompensiert.
• Äquivalenz zwischen Messungen bergauf und bergab
  Messen Sie symmetrische Geometrien, wie z. B. Messbolzen oder Präzisionsstahlkugeln, und korrigieren Sie die Verzerrung zwischen der linken und der rechten Seite der gemessenen Geometrie, so dass sie gleichwertig sind.

In den meisten Fällen werden beide Korrekturen automatisch von der Software aus den gemessenen Werten berechnet, so dass es wichtig ist, die Nutzung des Systems zu verwalten, damit die täglichen Kontrollen nicht vergessen werden. Darüber hinaus müssen regelmäßige rückführbare Kalibrierungen durchgeführt werden, wenn die Automobilindustrie und Qualitätsmanagementnormen wie IATF 16949 und ISO 9001 erworben und eingehalten werden sollen.

Was ist ein Ultraschallschweißgerät?

Ultraschallschweißgeräte sind mechanische Geräte, die die durch Reibung erzeugte Wärme zwischen Gegenständen nutzen, um diese miteinander zu verschweißen.

Sie werden vor allem zum Verbinden von Kunststoffen und unterschiedlichen Metallen eingesetzt und zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:

• Da das Schweißen durch Reibungswärme erfolgt, verbraucht es weniger Strom als andere auf Wärme basierende Fügeverfahren.
• Einfache Automatisierung und hohe Reproduzierbarkeit
• Da keine Klebstoffe verwendet werden, ist das Aussehen nach dem Fügen gut.

Es wurde in den 1960er Jahren entwickelt und wird seit mehr als 50 Jahren eingesetzt. Ultraschallschweißgeräte bestehen aus einem Oszillator und einem Schweißtisch oder einem Wandler und einer Sonotrode, die durch gleichzeitige Anwendung von Ultraschallschwingungen und Druck Harze und Metalle schmelzen und sofort verbinden. Dieses Gerät hat eine breite Palette von Anwendungen und wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Zu den Merkmalen dieser Schweißmaschine gehören: ein schönes Aussehen nach dem Schweißen, da kein Klebstoff verwendet wird; geringer Stromverbrauch und Umweltfreundlichkeit, da das Schweißen durch sofortige Reibungswärme erfolgt und hohe Reproduzierbarkeit, da das Schweißen leicht automatisiert werden kann.

Anwendungen von Ultraschallschweißgeräten

Die Ultraschallschweißgeräte werden hauptsächlich für folgende Zwecke eingesetzt:

• Verbinden von Klemmen und Drähten
• Verbinden von Kunststoffprodukten
• Verbindung unterschiedlicher Metalle (z. B. Verbindung von Aluminium- und Kupferwerkstoffen)

Das Ultraschallschweißen kann sowohl zum Verbinden von Metallen als auch von Kunststoffen verwendet werden und wird auch zum Verbinden von Metallklemmen und -drähten sowie Metalldrähten in IC-Chips eingesetzt.

Funktionsweise der Ultraschallschweißgeräte

Ein Ultraschallschweißgerät ist ein Gerät, bei dem ein Schallwandler, die Sonotrode, einen bestimmten Druck zwischen den zu verbindenden Gegenständen ausübt und die Sonotrode in Schwingungen versetzt, wodurch Energie auf die zu verbindenden Oberflächen übertragen und diese miteinander verschweißt werden.

Die Reibungswärme, die zwischen den Oberflächen der zu verbindenden Gegenstände entsteht, ermöglicht das Schweißen. Vor allem, wenn das zu verbindende Objekt aus Metall besteht, reiben die Metalloberflächen durch die Ultraschallschwingungen aneinander, wodurch die Oxidschicht auf den Oberflächen zerstört wird und die Verbindung fest wird.

Ultraschallschweißgeräte bestehen aus einem Oszillator und einem Transducer. Der Schwinger ist ein Gerät, das Ultraschallschwingungen erzeugt und eine Struktur mit konstanter Amplitude hat, so dass sich die Amplitude je nach Art des zu schweißenden Objekts nicht ändert. Die konstante Amplitude gewährleistet die Qualität des Produkts nach dem Schweißen. Der Wandler besteht aus einem Langevin-Wandler (allgemein als BL-Wandler bezeichnet) und einem Horn, das die Schwingungen überträgt. Ultraschallschweißgeräte führen das Schweißen durch die Ausbreitung der Ultraschallwellen von der Sonotrode auf das zu schweißende Produkt durch.

Weitere Informationen zu Ultraschallschweißgeräten

1. Merkmale von Ultraschallschweißgeräten

Ultraschallschweißgeräte neigen dazu, das erhitzte Material zu schmelzen, wenn die Schweißzeit zu lang ist, während das Harz dazu neigt, zu karbonisieren, wenn die Schweißzeit zu lang ist. Der Druck, der erzeugt wird, wenn das zu schweißende Objekt von der Sonotrode gehalten wird, verkürzt ebenfalls die Schweißzeit, wenn der Druck hoch ist, aber ein zu hoher Druck kann auch das Schmelzen verhindern. Wichtig ist, dass diese drei Faktoren (Zeit, Druck und Wärme) in einem angemessenen Bedingungsbereich gesteuert werden.

Die Vorteile des Ultraschallschweißens sind folgende:

• Anwendbar für fast alle Thermoplaste
• Kontinuierliche Nahtverbindungen und gleichzeitige Mehrpunktverbindungen sind möglich
• Geringe Wärmespeicherung
• Flussmittelfrei, dadurch entfallen Reinigungsprozesse und die Entstehung von Funken, Flammen und Rauch
• Beim Kunststoffschweißen werden keine giftigen Stoffe freigesetzt
• Keine Verschleißteile oder Materialien, Energieeinsparung und niedrige Betriebskosten
• Das Verbinden unterschiedlicher Metalle ist möglich

Die folgenden Punkte sind auch Nachteile:

• Formen, die nicht von der Sonotrode umschlossen werden können, wie z. B. verschiedene oder dreidimensionale Formen, können nicht verbunden werden
• Eine hohe Amplitude kann zu einer guten Schweißbarkeit führen, aber je nach den Bedingungen können Kratzer oder Risse im Harz entstehen
• Bei hohem Druck ist das Schweißen möglicherweise nicht möglich

2. Ultraschallsonotrode

Ultraschallhörner sind Bauteile, die Schwingungsenergie effizient auf die Schweißnaht übertragen. Ultraschallwellen werden von einem Wandler in mechanische Schwingungsamplitudenenergie umgewandelt, die dann von einem Booster genannten Wandler verstärkt wird, bevor sie an die Sonotrode übertragen wird. Die Amplitude wird schrittweise verstärkt und dann an der Sonotrodenspitze optimiert. Durch die Konzentration der Ultraschallschwingungen an der Sonotrodenspitze wird das Objekt 40 000 Mal pro Sekunde (mit 40 kHz) getroffen.

Ultraschallhörner gibt es in folgenden Ausführungen:

1. Stufenförmig (hohe Amplitude und hohe Belastung)
2. Kettenförmige Typen (mittlere Amplitude und Spannung)
3. Exponential (niedrige Amplitude und geringe Spannung)

Das Material der Ultraschallsonotrode wird je nach dem Zweck des Schweißens verwendet, und es werden hauptsächlich die folgenden Materialien verwendet:

1. Aluminium-Legierungen
2. Titan-Legierungen
3. Matrizenstahl

3. Die Maskenherstellung mit Ultraschallschweißgeräten

Ultraschallschweißgeräte werden auch bei der Maskenherstellung eingesetzt. Ultraschallschweißmaschinen verwenden Ultraschallschwingungen, um Materialien zu schmelzen und sie miteinander zu verschweißen, um die Köperlinien und Gravuren auf den Masken zu erzeugen. Dadurch werden Fäden und Klebstoffe überflüssig und der Produktionsprozess wird vereinfacht.

Außerdem können Ohrbänder, die aus anderen Materialien als die Maske bestehen (Naturlatex für den Gummiteil und PE für den Fadenteil), mit dem Maskenkörper verschweißt werden, so dass die Maskenherstellung mit einer einzigen Anlage möglich ist. Es wird erwartet, dass die Maskenproduktion mit Ultraschallschweißgeräten in Zukunft zunehmen wird.

Was ist ein Mikroschalter?

Mikroschalter sind Bauteile, die die Position eines Objekts erkennen und einen Kontaktausgang bereitstellen. Sie werden hauptsächlich als Detektionsschalter verwendet, können aber auch für Betriebszwecke eingesetzt werden.

Der Kontaktausgang eines Mikroschalters wird in einen Steuerkreis eingebunden und zum Betreiben oder Anhalten einer Maschine verwendet. Die Mikroschalterkontakte selbst haben im Allgemeinen eine zulässige Stromstärke von einigen Ampere. Der Teil, der mit dem Objekt in Berührung kommt, hat einen Betätiger, der als Knopf, Rolle oder Hebel ausgeführt sein kann.

Anwendungen von Mikroschaltern

Mikroschalter haben einen Schnappmechanismus und zeichnen sich durch ihre hohe Genauigkeit bei der Positionserkennung aus.

Sie werden in Türverriegelungen, Sicherheitsschaltern in Verkaufsautomaten, Mikrowellenherden, Aufzügen und Industrieanlagen eingesetzt. Sie werden auch in Sensoren verwendet, die das Öffnen und Schließen von Druckern und anderen Geräten erkennen.

Sie werden in vier Größen eingeteilt, von allgemeinen bis hin zu Ultra-Miniatur-Schaltern, und sind in Typen mit umgekehrter Betätigung für Orte, die starken Vibrationen oder Stößen ausgesetzt sind, in Typen mit magnetischer Löschung, wenn ein stabiler Betrieb des Gleichstromkreises erforderlich ist, und in tauchfesten Typen mit hohen Dichtungseigenschaften erhältlich. Sie haben ein breites Anwendungsspektrum, das von Industrieanlagen bis zu Haushaltsgeräten reicht.

Funktionsweise von Mikroschaltern

Der Mikroschalter ist in fünf Teile gegliedert, wobei die Bewegung des Betätigers bis zu den Kontakten führt.

1. Betätigerteil

Externe Kräfte und Bewegungen werden auf den internen Mechanismus übertragen. Der Betätiger führt zum Schnappmechanismus, der als Knopf, Rolle oder Hebel ausgeführt sein kann.

2. Schnappmechanismus

Der Schnappmechanismus besteht aus Komponenten wie einer Feder, einem beweglichen Teil, einem gemeinsamen Anschluss und einem Empfänger. Wenn die vom Betätiger aufgebrachte Kraft zunimmt, bewegen das bewegliche Teil und die Feder die Kontakte.

3. Kontaktstellen

Es gibt zwei Arten von Kontakten: Öffner und Schließer. In der Regel gibt es einen pro Mikroschalter, manche haben aber auch nur einen. Die Kontakte können je nach Spannung und Stromstärke im Stromkreis gekreuzt oder vernietet sein. Die verwendeten Materialien sind Gold, Silber oder beschichtet.

4. Anschlüsse

Verbinden den Schalter mit dem Stromkreis. Es gibt gelötete, gesteckte, geschraubte und gedruckte Klemmen, wobei die Anschlussart je nach Anwendung gewählt wird.

5. Gehäuse

Das Gehäuse schützt den Schaltkreis und den Mechanismus, und das Harz wird entsprechend der erforderlichen mechanischen Festigkeit und Wärmebeständigkeit ausgewählt.

Anwendungen von Mikroschaltern

1. Abdeckungen zum Öffnen/Schließen von Türen und Druckern

Die Position von Türen und Abdeckungen wird von Mikroschaltern erfasst. Es werden Mikroschalter mit Betätigungselementen mit einer breiten Palette von Formen verwendet. Mikroschalter können auf kleinem Raum installiert werden.

2. Erkennung des Öffnens und Schließens des Geschirrspülerdeckels und Waschmaschinendeckels

Die Position des Deckels oder der Klappe wird durch einen Mikroschalter erfasst. Bei diesen Geräten können die Mikroschalter mit Wasser in Berührung kommen und sind daher wasserdicht.

3. Eingabe der Mausbedienung

Der Mikroschalter wird in Mäusen als Betriebsschalter und nicht als Positionserkennungsschalter verwendet. Der Mikroschalter erkennt Mausklicks und gibt sie an den Computer weiter.

Weitere Informationen zu Mikroschaltern

1. Unterschied zwischen Mikroschaltern und Endschaltern

Mikroschalter und Endschalter werden häufig miteinander verwechselt. Endschalter werden wie Mikroschalter als Erkennungsschalter verwendet, aber es gibt Unterschiede in der Konstruktion und im Einsatzbereich. Endschalter bestehen aus einem integrierten Mikroschalter in einem Kunststoff- oder Metallgehäuse.

Endschalter werden eingesetzt, um die Witterungsbeständigkeit zu verbessern, z. B. wenn sie Regenwasser ausgesetzt sind. In einigen Industrieanlagen werden Endschalter auch zum Schutz gegen Staub und Öl eingesetzt.

2. Schnappmechanismus von Mikroschaltern

Ein Sprungmechanismus ist ein Mechanismus, der die beweglichen Kontakte schnell schaltet, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der der Schalter betätigt wird. Im Gegensatz dazu wird ein Mechanismus, bei dem die Betätigungsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit ist, mit der sich die beweglichen Kontakte bewegen, als Schleichschaltung bezeichnet.

Mikroschalter mit Sprungschaltungen zeichnen sich durch eine schnelle Schaltgeschwindigkeit der Kontakte aus, wodurch die Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten minimiert wird. Auch kleine Mikroschalter können eine lange Kontaktlebensdauer haben und sind sehr langlebig.

Was ist ein Lasermarker?

Ein Lasermarker ist ein Gerät zum Bedrucken oder Bearbeiten durch Bestrahlung der Oberfläche eines Objekts mit einem Laser.

Die Laserbestrahlung trägt die Oberfläche ab oder reagiert chemisch mit ihr, um sie zu verfärben und bedruckt sie. Die Vorteile dieses Systems liegen darin, dass durch die punktgenaue Bestrahlung mit Licht mit hoher Präzision gedruckt werden kann und dass der Druck resistenter gegen Verblassen ist als bei Tintenstrahldruckern.

Außerdem können sie zum Bedrucken einer Vielzahl von Materialien verwendet werden, darunter Metall, Harz, Glas und Holz.

Anwendungen von Lasermarkern

Lasermarker werden hauptsächlich in der Automobil-, Lebensmittel- und Halbleiterindustrie sowie in anderen Industriezweigen eingesetzt. Zu den spezifischen Anwendungen gehören:

• Drucken von 2D-Codes für die Verwaltung der Fertigungshistorie von Automobilteilen
• Aufdruck von Losnummern auf elektronische Bauteile
• Aufdruck von Seriennummern und Verfallsdaten auf Getränkedosen
• Mikrofabrikation von Metallteilen, usw.

Während Bohrer und andere Methoden der Gravur die Hauptmethode der Metallbearbeitung waren, steigt die Nachfrage nach Lasermarkern, die eine präzise Bearbeitung ermöglichen.

Funktionsweise der Lasermarker

Es gibt zwei Hauptarten von Lasermarkern: Maskieren und Abtasten.

1. Lasermarker mit Maske

Ein Laserstrahl wird auf eine Maske mit Löchern in dem zu druckenden Muster gestrahlt, und der Lichtstrahl, der die Maske durchdringt, wird zum Drucken verwendet. Der Nachteil dieser Methode ist, dass sie zeit- und kostenaufwendig ist, da für jedes Druckmuster eine andere Maske vorbereitet werden muss.

2. Lasermarker mit Abtastung

Der Laser wird entsprechend dem Druckmuster abgetastet. Für die Abtastung wird ein Galvanometerspiegel verwendet. Der Laserstrahl wird von zwei Spiegeln reflektiert, von denen einer der X-Achse und der andere der Y-Achse entspricht, und auf einer ebenen Fläche abgetastet.

Wenn ein Spiegel für die Z-Achse hinzugefügt wird, können auch gekrümmte Oberflächen gescannt werden. Bei den derzeit auf dem Markt befindlichen Lasermarkern handelt es sich in der Regel um Produkte, die nach dem Abtastverfahren arbeiten.

Arten von Lasermarkern

Der für Lasermarker verwendete Laser muss je nach Art des Grundmaterials und der Art des Verfahrens entsprechend ausgewählt werden. Nachstehend sind typische Beispiele für Laser, die für Lasermarker verwendet werden, aufgeführt:

1. YAG-Laser

Diese Laser verwenden ein Material namens YAG-Kristall, das aus Yttrium (Yttrium), Aluminium (Aluminium) oder Granat (Granat) hergestellt wird. Er wird für eine breite Palette von Anwendungen eingesetzt, z. B. zum Bedrucken von Aluminiumdosen und Kunststoffoberflächen. Diese Laser sind weniger anfällig für Materialbeschädigungen.

2. Faserlaser

Dieser Laser verwendet eine optische Faser als Lasermedium. Aufgrund seiner hohen Ausgangsleistung wird er zum Tiefbohren von Metall verwendet. Er wird für den Schriftzug auf Metallvorrichtungen und Rohroberflächen verwendet.

3. CO²-Laser

Dieser Laser arbeitet mit Kohlendioxidgas. Da er von transparenten Materialien leicht absorbiert wird, eignet er sich zum Bedrucken und Bearbeiten von Glas.

Weitere Informationen zu Lasermarkern

1. Haushaltsübliche Lasermarker

Handelsübliche Lasermarker können im Versandhandel erworben werden. Sie werden verwendet, um Namen oder Initialen einzugravieren, indem der Laser auf ein Stück Holz oder eine Kunststoffplatte gerichtet wird. Eine Abdeckung verhindert, dass Staub aufgewirbelt wird und dass der Laser versehentlich in die Augen gelangt.

Die Zeichen und Designs werden mit einer speziellen Anwendung erstellt, und die Informationen werden von einem PC oder Smartphone übertragen und gedruckt.

2. Handliche Lasermarker

Es gibt auch Lasermarker, die etwa so groß sind wie eine Digitalkamera. Da sie kompakt sind, können sie überallhin mitgenommen und für den Laserdruck und die Mustergravur verwendet werden.

Allerdings können sie während des Druckens nicht festgehalten werden, sondern müssen in einer Halterung, z. B. einem Stativ, verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Winkel und der Abstand zum Produkt frei bestimmt werden können, ist aber nicht für hochauflösende Drucke geeignet.

3. Preis der Lasermarker

Lasermarker gibt es in einer breiten Preisspanne, vom Hobbygebrauch für den Hausgebrauch bis hin zum industriellen Einsatz, etwa zum Bedrucken von Produkten und Vorrichtungen. Die Geräte für den Heimgebrauch werden hauptsächlich zum Bedrucken von Holz und Leder verwendet und kosten etwa 500 USD.

Laser für den industriellen Einsatz liegen preislich zwischen 10.000 und 50.000 USD. Für Hochleistungslaser, z. B. zum Tiefbohren von Metall, liegt der Preis bei etwa 100.000 USD.

Was ist ein elektrostatisches Instrument?

Ein elektrostatisches Instrument misst die Spannung der statischen Elektrizität, die auf der Oberfläche eines Objekts erzeugt wird.

Es ist mit einem Oberflächenpotentialsensor ausgestattet, der eine berührungslose Messung ermöglicht und auf ein nicht zu messendes Objekt gerichtet ist. Elektrostatische Instrumente werden auch als Oberflächenpotenzialmessgeräte oder elektrostatische Potenzialmessgeräte bezeichnet und werden hauptsächlich in Produktionsprozessen in der verarbeitenden Industrie eingesetzt, obwohl es auch Geräte für Installationsumgebungen gibt.

Anwendungen von elektrostatischen Instrumenten

Im Folgenden sind einige der Probleme aufgeführt, die durch statische Elektrizität in Produktionsprozessen verursacht werden, und um Maßnahmen zu ihrer Vermeidung zu ergreifen, muss zunächst die Größe der erzeugten statischen Elektrizität genau gemessen werden. Das Ausmaß der statischen Elektrizität wird auch bei der Überprüfung und Bewertung der Wirksamkeit von Gegenmaßnahmen gemessen. Je nach Prozess kann sie auch zur ständigen Überwachung der Erzeugung statischer Elektrizität verwendet werden.

1. Anhaftung von Fremdkörpern

Probleme können auftreten, wenn geladene Fremdkörper (z. B. Staub) an einem geladenen Produkt haften. Im Lackierprozess kann dies beispielsweise zu einer ungleichmäßigen Beschichtung führen.

2. Elektrostatische Zerstörung (ESD-Zerstörung)

Halbleiterkomponenten wie integrierte Schaltkreise können durch elektrostatische Entladung zerstört werden.

3. Fehlfunktion

Geräte (elektronische Waagen, Gewichtskontrollgeräte, Metalldetektoren usw.), die mit kleinsten Strömen und Spannungen arbeiten, können durch elektromagnetisches Rauschen beeinträchtigt werden, wenn statische Elektrizität entladen wird.

4. Entladungen am menschlichen Körper

Elektrostatische Entladungen von aufgeladenen Gegenständen auf den menschlichen Körper verursachen nicht nur Schmerzen und Unbehagen am menschlichen Körper, sondern können auch Probleme mit Geräten und Entzündungen (Entzündung von brennbaren Materialien) verursachen.

Funktionsweise von elektrostatischen Instrumenten

Wenn die Oberfläche eines Gegenstandes aufgeladen ist und statische Elektrizität erzeugt wird, entsteht in der Umgebung ein elektrisches Feld. Elektrostatische Instrumente messen die Stärke dieses elektrischen Feldes und berechnen die Spannung der statischen Elektrizität. Das Prinzip eines typischen Elektrostatischen Instruments (Oberflächenpotenzialmessgerät) ist wie folgt:

Oberflächenpotentialsensoren nutzen das Phänomen der elektrostatischen Induktion: Wenn die Messelektrode von einem geladenen Objekt eine elektrostatische Feldstärke Eo (proportional zur Ladespannung Vo) empfängt, wird eine induzierte Ladung q auf der Oberfläche der Messelektrode angesammelt. Wird zwischen der Sensorelektrode und dem Objekt eine Abschirmplatte mit einer Größe, die die gesamte Sensorelektrode abdeckt, angebracht und mit konstanter Geschwindigkeit gedreht, so entlädt sich die auf der Sensorelektrode angesammelte induzierte Ladung q in dem Moment, in dem die Abschirmplatte sie abdeckt, und wenn die Abschirmplatte vorbeigeht, sammelt sich die induzierte Ladung q erneut an. Diese periodische Bewegung der Ladung q, d. h. die Größe des Wechselstroms I, hängt von der Stärke des elektrischen Feldes ab, so dass die Ladespannung Vo auf der Objektoberfläche durch Messung des Stroms I bestimmt werden kann.

Bei der oben genannten Messmethode hängt der Messwert jedoch stark von der Entfernung zwischen dem Oberflächenpotentialsensor und dem Messobjekt ab. Da das elektrische Feld mit zunehmendem Abstand zum Messobjekt schwächer wird, ist es unvermeidlich, dass der Messwert kleiner erscheint. Es ist daher notwendig, den Abstand zwischen dem Messobjekt und dem Oberflächenpotenzialsensor auf dem vorgegebenen Wert zu halten.

Ein weiteres Gerät, das das oben beschriebene Problem der Abhängigkeit vom Messabstand löst, ist das Oberflächenpotenzialmessgerät mit Spannungsrückführung. Dabei wird ein Hochspannungsnetzteil an die Messelektrode angeschlossen und die Ausgangsspannung des Hochspannungsnetzteils so eingestellt, dass der Wechselstrom Is zu Null wird. Der Strom Is hört auf zu fließen, wenn die Spannung des Messobjekts und die Spannung des Sensors gleich sind, so dass die Ausgangsspannung des Hochspannungsnetzteils gleich der geladenen Spannung des Messobjekts zu diesem Zeitpunkt ist.

Verwendung elektrostatischer Instrumente

Um die statische Aufladung eines geladenen Objekts mit einem handelsüblichen Elektrostatischen Instrument zu messen, wird wie folgt vorgegangen.

1. Platzieren Sie den Oberflächenpotentialsensor in dem vom Elektrostatischen Instrument angegebenen Abstand, wobei die Erfassungselektrode des Oberflächenpotentialsensors parallel zur zu messenden Oberfläche sein muss.
2. Stellen Sie den Messbereich höher als die erwartete Spannung ein und starten Sie die Messung. Wenn ein grober Messwert vorliegt, wird der Messbereich angepasst und der Messwert übernommen.

Bei der Messung mit einem spannungsrückgekoppelten Oberflächenpotenzialmessgerät wird die Erfassungselektrode des Oberflächenpotenzialsensors parallel zur Oberfläche des zu messenden Objekts platziert, wobei der Abstand zum Objekt nicht streng definiert sein muss. Die Spannung des Hochspannungsnetzteils wird schrittweise erhöht, um den Punkt zu finden, an dem der zur Messelektrode fließende Wechselstrom Null wird. Die Ausgangsspannung des Hochspannungsnetzteils an diesem Punkt ist die geladene Spannung des Messobjekts und die Maßeinheit ist V oder KV. Es ist wichtig, ein geeignetes Messgerät zu wählen, das die maximale Spannung der statischen Elektrizität annimmt.

Weitere Informationen zu elektrostatischen Instrumenten

Ursachen und Vermeidung von statischer Elektrizität

Die folgenden Mechanismen sind für die Erzeugung statischer Elektrizität bekannt:

1. Ablösung der Ladung

Sie entsteht, wenn übereinander liegende Gegenstände abgezogen werden, z. B. wenn eine Schutzfolie von einer Plastikfolie abgezogen wird.

2. Reibungsaufladung

Tritt auf, wenn Gegenstände aneinander reiben, z. B. beim Mischen von Dingen, beim Ausziehen von Kleidung oder beim Drehen von Motoren.

3. Sonstige Aufladung

Elektrostatische Instrumente werden verwendet, um die elektrostatische Aufladung von Gegenständen zu messen, die diesen Bedingungen ausgesetzt sind. Insbesondere bei Halbleiterbauelementen ist die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls aufgrund elektrostatischer Entladungen hoch, so dass eine regelmäßige Kontrolle mit elektrostatischen Instrumenten erforderlich ist. Im Folgenden werden konkrete Beispiele für Messziele in Produktionsprozessen genannt:

1. Tabletts mit Halbleitern und anderen elektronischen Bauteilen und deren Teilen, deren Schutzfolien und Lagerregale
2. Arbeitskleidung, Arbeitsschuhe, Arbeitstische, Stühle und Bodenflächen
3. Erdungsbänder und Erdungsbefestigungen
4. Fertigungsausrüstungen, wie Produktionsanlagen, Prüfmaschinen, Vorrichtungen und Werkzeuge, Lötkolben usw.
5. Arbeitsnormale und ihre Schutzhüllen aus Kunststoff
6. Anzeigeteile von Monitoren
7. Verschiedene Arten von gekauften Folien

Wenn die Entstehung statischer Elektrizität unvermeidbar ist, werden Ionisatoren und andere Entladungsgeräte installiert, um die statische Elektrizität aktiv zu beseitigen. Um die Wirksamkeit dieser Geräte zu gewährleisten, sind jedoch Messungen mit elektrostatischen Instrumenten unerlässlich.

Was ist Permalloy?

Permalloy ist eine Art von Nickel-Eisen-Legierung, insbesondere mit einem Nickelgehalt von 35-80 %.

Der Name Permalloy ist eine gebräuchliche Bezeichnung. Permalloy hat eine niedrige Koerzitivfeldstärke und eine hohe Permeabilität und zeichnet sich durch eine hohe magnetische Abschirmwirkung und eine hohe Magnetisierungssammelwirkung aus.

Eine weitere Eigenschaft besteht darin, dass es durch Anlegen feiner Magnetfelder eine hohe Magnetisierung aufweisen kann und außerdem die Impedanz in Wechselstromkreisen erhöht.

Anwendungen von Permalloy

Permalloy wird verwendet, um magnetische Leckagen in Magnetköpfen zu verhindern, die in magnetischen Aufzeichnungsgeräten wie Fernsehern, Computern, Videobändern und Festplatten eingebaut sind. Aufgrund der oben genannten Eigenschaften eignet sich Permalloy als magnetisches Abschirmungsmaterial.

Darüber hinaus erfordert die biomagnetische Messung, eine diagnostische Methode der nächsten Generation, die in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat, die Messung extrem schwacher Magnetfelder, und der Einfluss der Magnetfelder der Umgebung muss blockiert werden. Daher wurde ein magnetisch abgeschirmter Raum mit einer magnetischen Abschirmung aus Permalloy eingerichtet, um den Einfluss von Umgebungsmagnetfeldern zu verhindern.

Funktionsweise von Permalloy

Permalloy ist eine Art Nickel-Eisen-Legierung mit einem besonders hohen Nickelgehalt von 35-80 %, aber unverarbeitet hat Permalloy keine sehr hohe magnetische Permeabilität. Permalloy wird den Prozessen des magnetischen Glühens und des Spannungsarmglühens unterzogen.

1. Magnetisches Glühen

Das magnetische Glühen ist eine Wärmebehandlung zur Entfernung von Oxidschichten und anderen Substanzen, die die Bewegung von magnetischen Domänen in Permalloy verhindern, in denen das magnetische Moment der Atome ausgerichtet ist. Dies kann durch die Entfernung der Verunreinigungen erreicht werden.

Die Entfernung dieser Verunreinigungen fördert die Bewegung der magnetischen Wände und die Rotation der magnetischen Domänen, wenn ein äußeres Magnetfeld angelegt wird, wodurch die weichmagnetischen Eigenschaften verbessert werden. Die magnetische Permeabilität von Permalloy nach dem magnetischen Glühen ist etwa 100 Mal höher als die von Permalloy vor dem magnetischen Glühen.

2. Spannungsarmglühen

Das Spannungsarmglühen ist ein Verfahren, das bei niedrigeren Temperaturen als beim Magnetglühen durchgeführt wird, um Eigenspannungen durch Rekristallisation zu beseitigen. Der Zweck ist, die Verarbeitung zu erleichtern. Es ist auch möglich, durch Zugabe von Molybdän, Kupfer oder Chrom eine noch höhere magnetische Permeabilität zu erreichen.

Weitere Informationen zu Permalloy

1. Hauptarten von Permalloy und magnetische Eigenschaften

Es gibt mehrere Arten von Permalloy, die für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden. Zwei der am häufigsten verwendeten sind Permalloy B (PB) und Permalloy C (PC): PB besteht aus einer binären Legierung aus Eisen und Nickel, während PC eine Mehrfachlegierung aus Eisen, Nickel, Molybdän (Mo) und Kupfer (Cu) ist.

Bei magnetischen Werkstoffen gilt: Je höher die Sättigungsmagnetisierung Bs ist, die den absoluten Wert der Magnetkraft angibt, desto besser eignet sich das Material zur magnetischen Abschirmung gegen starke Magnetfelder. Je höher hingegen die magnetische Permeabilität μ ist (d. h. je höher die maximale Permeabilität in der Nähe der Sättigungsmagnetisierung Bs ist), desto besser eignet sich das Material für die magnetische Abschirmung in schwachen Magnetfeldern, da es mit Veränderungen in schwachen Magnetfeldern fertig werden kann.

In diesem Fall beträgt die maximale Permeabilität der oben genannten PB und PC jeweils 50 000 für PB und 180 000 für PC, während die Sättigungsmagnetisierung Bs 1,55 T für PB und 1,72 T für PC beträgt. Dies bedeutet, dass PB mit seiner hohen Sättigungsmagnetisierung für die Abschirmung in starken Magnetfeldern geeignet ist, während PC mit seiner hohen Permeabilität für die Abschirmung in schwachen Magnetfeldern geeignet ist.

2. Praktische Beispiele für Kerne aus Permalloy

Neben seiner bisher beschriebenen Funktion als magnetische Abschirmung hat Permalloy auch eine Funktion als Kern, der schwache Magnetfelder erkennt und den magnetischen Fluss für die Ausgabe erhöht, und wird als Kern in Stromsensoren und Transformatoren verwendet. Stromsensoren sind Sensoren zur Messung von Strom. Wenn ein Strom durch einen Leiter fließt, wird der magnetische Fluss im Kern induziert, und die Größe des Magnetfelds wird zur Messung des Stromwerts verwendet.

Ein Transformator ist ein Gerät zur Umwandlung von Spannung und zur Isolierung zwischen Stromkreisen, das aus einer Eingangsspule und einer Ausgangsspule besteht, die unabhängig voneinander auf einen einzigen Kern gewickelt sind, so dass, wenn Strom in der Eingangsspule fließt, aufgrund der Natur der elektromagnetischen Induktion eine Spannung an der Ausgangsspule ausgegeben wird. Die Verwendung von Permalloy mit seiner hohen magnetischen Permeabilität ermöglicht es, die Größe des Transformators zu verringern.

3. Verarbeitbarkeit von Permalloy

Permalloy verformt sich flexibel und ist gut verarbeitbar. Wie andere Metalle kann es durch Biegen, Schneiden, Pressen und Stanzen bearbeitet werden. Nickellegierungen, zu denen Permalloy gehört, gehören jedoch zu den Werkstoffen, die im Allgemeinen als schwer zu schneiden gelten. Aus diesem Grund erfordert das Schneiden von Permalloy ein hohes Maß an technischem Know-how.

Permalloy findet breite Anwendung in magnetischen Abschirmungen, Messinstrumenten, Magnetköpfen, Audiogeräten und Kommunikationskabeln und wird je nach Anwendung in einer Vielzahl von Formen verarbeitet und verwendet, darunter zylindrische Formen, Platten, Ringe, Drähte und Folien.

Was ist ein Widerstandsschweißgerät?

Widerstandsschweißgeräte sind Maschinen, die zum Schweißen von Metallen verwendet werden.

Das zu schweißende Metall wird zwischen Elektroden gehalten, und es wird Druck auf das Metall ausgeübt, während es mit Strom versorgt wird. Da sie die durch den Widerstand des zu schweißenden Metalls erzeugte Joule-Wärme nutzen, gibt es eine Vielzahl von Typen, darunter Inverter-, Transistor- und Kondensatortypen, je nach Art des Stromflusses. Je nach Art des Stromflusses lassen sie sich auch in die Typen Direktpunkt, Indirektpunkt, Serienpunkt und Doppelpunkt unterteilen.

Aufgrund ihrer Bauweise werden Widerstandsschweißgeräte hauptsächlich zum Schweißen von flachen Gegenständen wie Blechen und Rohren verwendet. Sie können für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. für Karosseriebleche und Baustahlrahmen. Widerstandsschweißgeräte schweißen blitzschnell, haben eine hohe Schweißgeschwindigkeit und eine hohe Festigkeit. Widerstandsschweißgeräte eignen sich jedoch nicht für bestimmte Werkstoffe, die geschweißt werden sollen.

So lassen sich Aluminium und Edelstahl aufgrund ihrer geringen Widerstandswerte nur schwer effizient schweißen. Außerdem kann die beim Schweißen entstehende Hitze zu Verformungen führen. Daher ist auch eine genaue Steuerung der Erwärmung erforderlich.

Anwendungen von Widerstandsschweißgeräten

Widerstandsschweißgeräte werden vor allem in Produktionslinien in Fabriken eingesetzt, in denen geschweißt werden muss. Sie werden z. B. zum Schweißen von Karosserieteilen und zum Zusammenfügen von Gehäusen von Haushaltsgeräten verwendet. Sie werden auch auf Baustellen eingesetzt, um Stahlrahmen für Konstruktionen zu schweißen, und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.

Widerstandsschweißgeräte zeichnen sich durch hohe Schweißgeschwindigkeiten und wenige Verschleißteile aus. Dadurch lassen sie sich in der Massenproduktion leicht automatisieren und werden häufig in Massenproduktionslinien eingesetzt. In den letzten Jahren wurden Widerstandsschweißgeräte für die Automatisierung entwickelt und werden nun auch bei der Herstellung von Automobilen und Haushaltsgeräten eingesetzt.

Bei der Auswahl eines Widerstandsschweißgeräts müssen Kostenaspekte wie Stromverbrauch, Strom- und Gerätekosten, die Auswirkungen auf andere elektrische Geräte, die Art und Dicke des zu schweißenden Metalls und die Qualität der Schweißnaht berücksichtigt werden. Darüber hinaus können die Genauigkeit und die Geschwindigkeit des Schweißens sowie der Bereich, in dem geschweißt werden kann, je nach Installationsmethode variieren, so dass das richtige Widerstandsschweißgerät für die jeweilige Anwendung ausgewählt werden muss.

Funktionsweise der Widerstandsschweißgeräte

Widerstandsschweißgeräte bestehen aus vier Elementen: der Stromquelle, dem Transformator, dem Druckregler und der Elektrode. Der von der Stromquelle gelieferte Strom wird durch den Transformator in einen hohen Strom umgewandelt und fließt zur Elektrode. Die Elektrode wird durch den Druckregler gegen das Metall gepresst, und der durch das Metall fließende Strom erzeugt Joule-Wärme, die eine Metall-Metall-Schweißung ermöglicht.

Es gibt drei Arten von Widerstandsschweißgeräten: Einphasen-Wechselstrom, Inverter und Kondensator. Einphasige Wechselstromgeräte sind für allgemeine Zwecke weit verbreitet, da die Geräte einfach und kostengünstig sind. Der Invertertyp hingegen wandelt mit Hilfe eines Inverters Wechselstrom in Gleichstrom zum Schweißen um, was ein qualitativ hochwertiges Schweißen ermöglicht und zum Schweißen von Aluminium und beschichteten Stahlblechen verwendet wird. Der Kondensatortyp speichert Strom in einem Kondensator und gibt ihn auf einmal frei, so dass ein großer Strom fließen kann. Sie eignen sich für kurzzeitiges Schweißen, aber nicht für Dauerschweißen, da die Speicherung des Stroms Zeit benötigt.

Weitere Informationen zu Widerstandsschweißgeräten

Verwendung von Widerstandsschweißgeräten

Das zu schweißende Metall wird zwischen Anode und Kathode gelegt und entladen, während mit Hilfe eines Fußschalters oder Druckschalters Druck zwischen den Elektroden ausgeübt wird. Die Entladungszeit muss im Voraus je nach Art und Dicke des zu schweißenden Metalls eingestellt werden.

Beim Probeschweißen werden Stromstärke und Zeit so eingestellt, dass die Schweißkraft ausreichend ist und die Schweißnaht nicht zu stark verbrennt. Im Allgemeinen sind Kupfer und Aluminium, die sich mit elektrischem Strom leicht schweißen lassen, schwer zu schweißen, so dass die Stromstärke erhöht und die Zeit länger eingestellt werden sollte.

Chromdraht und Stahlblech sind aufgrund ihres höheren Widerstands leichter zu schweißen und können in kürzerer Zeit geschweißt werden.