Vier jaar geleden klopte Aebi Schmidt Nederland (het voormalige NIDO) bij Sentech aan voor een oplossing van een sensorprobleem met zijn strooiwagens. Door de zware omstandigheden waarin strooiwagens opereren, gingen de sensoren vaak stuk. Sentech heeft vervolgens een sensoroplossing ontwikkeld.

De sensorassemblage met een mechanische encoder wordt nu twee en een half jaar gebruikt. De resultaten zijn verbluffend: nul procent uitval en de oplossing is de helft goedkoper dan de oude sensor.

Probleem: uitval rotary encoders door zware omstandigheden

Rob Pieters, accountmanager bij Sentech, vertelt over de aanloop naar een sensoroplossing voor Aebi Schmidt Nido: “NIDO kwam bij ons met een probleem. De sensoren (incrementele rotary encoders) die op strooiwagens werden gebruikt voor het doseren en verdelen van strooizout, gingen steeds kapot. Omdat deze sensoren bewegende delen bevatten, zijn ze gevoelig voor de zware omstandigheden (pekel, vorst, vocht) en temperatuurschommelingen. Bovendien gebruikten de chauffeurs het deel met de sensor ook als opstapje om het niveau van de pekel te controleren.”

Sentech heeft vervolgens samen met engineers van Aebi Schmidt een oplossing bedacht met een mechanische encoder zonder as: waterdicht, contactloos, met een O-ringafdichting, en met een stevige lage behuizing zodat chauffeurs niet meer op dat deel konden staan. De sensoroplossing is bovendien volledig compatibel met alle zoutstrooiwagens die al op de weg rijden.

Probleemanalyse Sentech leidt tot effectieve sensoroplossing

Sentech heeft eerst heel goed gekeken naar het probleem door gebruiksomstandigheden en operationele vereisten tot in detail te analyseren. Pieters: “Daarbij spelen de volgende vragen een grote rol: Wat moet de sensor doen? Waar komt de sensor en wat zijn de omstandigheden? Daaruit volgt een pakket van reële eisen en randvoorwaarden. Daar gaan we vervolgens de optimale sensor, bekabeling, connectoren en behuizing bij zoeken. We zijn in zo’n ontwikkelproces altijd eerlijk. Als we geen oplossing kunnen leveren, zeggen we dat ook. In die gevallen verwijs ik bedrijven gewoon door naar bedrijven die het wel kunnen. Ik vind namelijk dat je iemand altijd moet helpen als het jou niks kost.”

Volgens Pieters komt het echter zelden voor dat Sentech geen oplossing kan ontwikkelen. “Sentech kan alles. Voor elk sensorvraagstuk bestaat een oplossing, maar die oplossing moet uiteraard wel betaalbaar en economisch rendabel zijn. Bij Aebi Schmidt is het ons gelukt om een maatwerk sensorassemblage met mechanische encoder, bekabeling, connectoren en een stevige behuizing te ontwikkelen. Wij verwachtten niet alleen dat de performance uitstekend zou zijn; de assemblage is ook de helft goedkoper dan de oude sensor.”

Leg ons jouw challenge voor en wij helpen je.

Sinds een paar jaar werkt Sioux CCM aan een zeer precieze en snellopende band voor bijvoorbeeld inkjetprintsystemen. De laatste generatie van het apparaat gebruikt Azbil-sensoren, geleverd door Sentech, dat bovendien nauw betrokken was bij de integratie.

CCM uit Nuenen – onderdeel van Sioux – staat bekend als ontwikkelaar en toeleverancier van mechatronische modules en systemen. Meestal doet het bedrijf dat voor externe opdrachtgevers, maar het ontwikkelt ook producten in eigen beheer.

Een daarvan is de Generic Substrate Carrier (GSC), een stalen lopende band die geschikt is om een substraat heel nauwkeurig en met hoge snelheid onder bijvoorbeeld een reeks inkjetkoppen door te bewegen.

“Een normale lopende band wordt voortdurend mechanisch gecorrigeerd zodat hij niet van de rollers afglijdt”, vertelt CCM-cto Arend-Jan Beltman. “Dat maakt dat zo’n band nooit stilstaat, maar voortdurend wiebelt.”

Een alternatieve methode om de band te controleren, is om de afstand tussen de rollers te variëren. “Daarmee introduceer je echter spanningen in de band en het middelpunt van de band beweegt. Dat wil je ook niet.”

Gert van Ooik, mechatronicadesigner bij CCM, vult aan: “Voor een resolutie van 300 dpi lukt het nog wel met de conventionele systemen. Die moet je dan wel heel goed instellen en er daarna vooral niet meer aankomen. Maar als je naar 600 dpi of zelfs 1200 dpi wil, volstaat het niet meer. Over een afstand van zo’n tweeënhalve meter zitten allerlei koppen die verschillende kleuren printen. Die zitten zo ver uit elkaar dat het beeld verschoven wordt opgebouwd. Je moet er dus voor zorgen dat de druppels steeds op de goede plek komen en de overlap goed is. Dat stelt gigantisch hoge eisen aan de mechatronica en aan de meetsystemen.”

10 micrometer nauwkeurigheid met Sentech-sensoren

CCM heeft een techniek geïntroduceerd en geoctrooieerd, waarbij het de band continu vasthoudt met reluctantie-actuatoren. Beltman: “Met gewone rollers is het ondoenlijk om een substraat goed en precies te transporteren. Kleine krachten in het substraat leiden al snel tot stress en dan ben je je nauwkeurigheid kwijt. Wij hebben een oplossing bedacht waarbij de eigenschappen van het substraat uit de vergelijking kunnen worden gehaald. De truc zit hem in het feit dat we gebruikmaken van een stalen band die nauwelijks gevoelig is voor spanningsvariaties en die wordt aangedreven door een gesegmenteerde rol. Met die segmenten kunnen we invloed uitoefenen op de band en hem sturen.”

De drager bestaat uit een zeer nauwkeurige rvs band van 0,3 millimeter dik. Hij is typisch 1,25 meter breed en ruim acht meter lang maar op aanvraag kan CCM daarin variëren. In de band zitten kleine gaatjes zodat het substraat met vacuüm tijdelijk kan worden vastgezogen.

“In een ideale wereld is de rand recht en kun je een eenvoudige terugkoppellus maken”, aldus Van Ooik. “In de praktijk zit er echter ongeveer een halve millimeter variatie in. Best netjes maar niet goed genoeg voor de applicatie. We willen namelijk toe naar een nauwkeurigheid van beter dan 10 micrometer.”

Als je wilt manipuleren, moet je ook meten. CCM heeft daarom twee sensoren geïntroduceerd die de positie van de band meten. Ze hebben een C-vorm met zenders in de onderste poot en ontvangers in de bovenste. De sensoren staan ongeveer twee meter uit elkaar langs de band.

“Er zijn twee sensoren nodig omdat er nog een tweede vrijheidsgraad in de band zit: hij kan ook een beetje draaien rond de z-as”, legt Van Ooik uit.

Beste performance met Azbil-sensoren van Sentech

De huidige GSC is al de derde generatie van de machine. In de eerdere twee generaties gebruikte CCM een sensor die alleen de lichtintensiteit registreert op basis van position sensitive device-technologie. Hoe verder de band de sensor in stak, hoe minder licht er werd doorgelaten.

“Het werkte redelijk goed, maar louter intensiteit bleek in de praktijk toch niet voldoende als maat voor de positie”, vertelt Van Ooik. Een klein beetje strooilicht en je zit er al naast.

CCM stapte over naar ccd-technologie. “Die is minder gevoelig voor dit soort fenomenen”, weet Van Ooik. Hoewel CCM de stalen band met een afdekstrip in toom houdt, blijven er kleine hoogteverschillen in het spel. “Ccd-sensoren kunnen daar goed mee omgaan. Dat hebben we gevalideerd. We hebben op verschillende hoogtes gemeten maar dat had geen effect op de outputwaarde.”

De designers uit Nuenen haalden drie aanbieders door de mangel: Keyence, Sensor Partners en Sentech. Daarbij letten ze op onder meer nauwkeurigheid, reproduceerbaarheid, lineariteit, resolutie en responstijd. “Uiteindelijk leverde Sentech met zijn Azbil K1G-sensoren de beste performance voor deze toepassing”, aldus Van Ooik. Ook dit zijn C-vormige sensoren met een zender-ontvangercombinatie.

Sentech-accountmanager Sean Ram: “De zender is een rij lasers. Bij elkaar vormen ze een lineaire bundel van zeven millimeter breed. De ontvanger is een serie ccd-pixels. Als er een object in dat lichtgordijn komt, kun je de dekkingsgraad bepalen; hoeveel pixels zijn er afgedekt?”

De ontvanger bestaat dus uit discrete pixels. Ram: “Daartussen kunnen we interpoleren om een hogere resolutie te halen. Dat kan door de contouren van de afzonderlijke pixels te vergelijken. Daarmee alleen kom je echter niet aan de resolutie zoals we die in de specs hebben gezet.”

Azbil past nog meer methodes toe om de resolutie van het meetsysteem te verbeteren, maar daar mag Ram niet veel over zeggen. De gegevens van de zender en de ontvanger gaan naar een controller. Die bevat standaard een scala aan functies voor onder meer lengte- of breedtebepaling.

“In dit systeem zit een controller die vier sensorkoppen tegelijk kan verwerken. De twee koppen in de GSC zitten dus op dezelfde controller aangesloten. Ook een derde sensor, die alleen in de kalibratiefase wordt gebruikt, wordt op deze controller aangesloten”, aldus Ram.

Supersnelle responsetijd

De Azbil-sensoren halen een resolutie van 0,1 micrometer en een herhaalnauwkeurigheid van 1 micrometer. Ram: “Voor dit type sensoren is dat vrij nauwkeurig.” Van Ooik: “We hadden een budget van tien micron, maar aan de sensor wilden we hooguit een paar mu toekennen. Dat is gelukt.”

De responstijd van de sensor was een issue, aldus Van Ooik. “Hij is onderdeel van een feedbacklus. Voor een snelle regeling is een korte responstijd van de sensor van essentieel belang. In de specificaties las ik dat Azbil een sensor in zijn assortiment had met een updatefrequentie van 4 kHz. Dat is mooi, dacht ik, zeker voor een systeem op basis van ccd. Helaas was die niet in Europa verkrijgbaar omdat hij nog niet emc-gekeurd is.”

Op aandringen van Sentech probeert Azbil de sensor nu toch op de Europese markt te krijgen, ook al stond dat niet op de roadmap van het Japanse bedrijf. Strikt noodzakelijk is dat overigens niet voor CCM. De responstijd van een halve milliseconde die de huidige sensor heeft, is voorlopig voldoende.

“Op dit moment krijgen we slechts sporadisch de vraag voor een GSC die op zijn maximale snelheid van 2 m/s kan draaien”, vertelt Van Ooik, “maar het kan natuurlijk zijn dat de printkoppen straks sneller kunnen werken. Hopelijk hebben we tegen die tijd alleen een firmware-update nodig om over te schakelen van 2 naar 4 kHz.”

Succesvolle en effectieve samenwerking

De inspanning van Sentech bij Azbil is kenmerkend voor de samenwerking tussen de sensorspecialist en CCM. Ram: “Samen met CCM hebben we het testtraject doorlopen. Dan kom je regelmatig resultaten tegen die niet zo eenvoudig te verklaren zijn. Hoe moet je die metingen dan interpreteren? Door onze goede relatie met Azbil konden we snel antwoord geven. En toen er snel een sensor nodig was voor een update bij een klant, regelde Sentech binnen twee dagen dat alles aanwezig was.”

CCM-cto Beltman: “Dat werkt heel plezierig. Via Sentech hebben we direct contact met de ontwikkelaars van de sensor in Japan.” Van Ooik voegt toe: “Normaal gesproken kom je daar niet zo snel binnen. Lastige vragen voor een ontwikkelafdeling blijven vaak liggen als je zoals wij maar een kleine klant bent. Daar kom je gewoon niet tussen.”

Beltman weer: “Bij CCM worden we blij van leveranciers die meedenken. Het zijn bij ons over het algemeen geen straightforward applicaties. Dit project is niet het eerste; we hebben in het verleden ook al verschillende malen succesvol samengewerkt met Sentech.”

De GSC is, zoals gezegd, bedoeld voor het transport van substraten. Dat kan papier, folie, glas of panelen zijn. Praktijktests doet CCM veel met DJM uit Harderwijk, een specialist op het gebied van inkjetprinten die veel applicatiekennis inbrengt. De GSC is al eens toegepast in een grensverleggend systeem om interconnects te maken tussen zonnecellen.

“We zien bij veel klanten dat ze problemen hebben met het transport van substraten, zeker als het om folies gaat”, aldus Beltman. Namen wil hij nog niet geven, maar Beltman claimt dat er ‘behoorlijk wat geïnteresseerde partijen’ zijn.

“Het is een conservatieve markt en niemand wil de eerste zijn. Veel bedrijven bekijken het als een interessante oplossing voor een uniek probleem. Met één klant zijn we al een eind op weg; dat zou een mooie serie kunnen gaan worden.”

Waar ligt jouw uitdaging? Challenge onze challengers!

Het bleek voor pv-machinebouwer Solaytec niet eenvoudig om binnen budget een sensor te vinden die de positie van zonnecelwafers in zijn depositiemachines bepaalt. Het bedrijf kwam uit bij Sentech, dat een scopingsensor op maat ontwikkelde.

Sentech en TNO-spin-off Solaytec werken sinds 2012 samen aan de ontwikkeling van atomic layer deposition (ALD-)machines. Met deze door Solaytec geoptimaliseerde nanotechnologie halen producenten een aanzienlijk hoger rendement uit hun zonnecellen.

Sentech heeft als R&D-partner sensoroplossingen voor de machines ontwikkeld om het ALD-proces goed te kunnen monitoren – oplossingen die andere sensorleveranciers niet binnen het budget van Solaytec konden aanbieden. Samen leveren de Brabantse bedrijven nu een staaltje precisiemechanica over de hele wereld.

Met ALD hoger rendement uit zonnecellen

ALD is een depositietechnologie waarmee op atomair niveau laagjes kunnen worden gelegd. Een substraat komt achtereenvolgens met twee verschillende procesgassen in aanraking. Na elk gaspaar is er precies één atoomlaag gevormd door twee opeenvolgende chemische reacties. Door de cyclus vaker te herhalen, ontstaat de gewenste laagdikte.

ALD heeft daarbij een bijzonder voordeel: omdat de chemische reactie vanzelf stopt als het oppervlak is bedekt, is het proces zelflimiterend. Daardoor kunnen de laagdikte en homogeniteit van het materiaal ongekend nauwkeurig onder controle worden gehouden.

Hoewel ALD allang bestaat, was de technologie veel te langzaam en te duur om industrieel toe te passen. Daar heeft TNO verandering in gebracht. In 2008 startte het onderzoeksinstituut een onderzoek om ALD significant sneller te maken.

In dezelfde periode toonden meerdere instituten, waaronder de TU Eindhoven, aan dat een met ALD aangebracht laagje aluminiumoxide bij silicium zonnecellen zorgt voor een sterke rendementsverbetering. “Voor een optimaal effect is een mooie homogene film aluminiumoxide erg belangrijk”, legt Solaytec-cto Ronald van Dijk uit.

Een gemiddeld zonnepaneel heeft een efficiency van achttien tot twintig procent. Door aluminiumoxide als uiterst dunne ALD-film toe te voegen aan een zonnecel verbetert het absolute rendement met ruim één procent. Relatief een aanzienlijke verbetering van vijf tot zeven procent.

ALD-machine verwerkt 4000 wafers per uur

In 2009 behaalde TNO een doorbraak die zonnecelfabrikanten in staat stelt om het rendementsverhogende ALD-laagje aluminiumoxide in hun producten toe te passen: met het spatial ALD-proces van het onderzoeksinstituut kan de film snel maar toch precies worden neergelegd. Tot dan toe paste TNO het standaard temporal ALD toe. Daarbij wordt het substraat in één ruimte achtereenvolgens blootgesteld aan de verschillende gassen.

Met spatial ALD heeft het de spoelfase met een factor duizend weten te verkorten. Eén cyclus, waarbij de silicium zonnecelwafer contactloos door een serie depositie-units wordt getransporteerd, duurt sindsdien enkele milliseconden in plaats van zes seconden.

In de eerste unit vormt het precursorgas trimethylaluminium (tma) de helft van de eerste monolaag. In de ruimte erna maakt waterdamp de laag af door een reactie tussen het tma en water. Al naargelang de gewenste dikte herhaalt dit proces zich een aantal keren in de depositie-unit. Tussen de depositie-units zorgt inert stikstofgas voor gordijntjes die voorkomen dat de precursorgassen onderling contact met elkaar hebben.

TNO’s onderzoek leidde in 2010 tot een gepatenteerde depositiekop in een prototype ALD-machine. “De doorbraak bracht een businesscase binnen bereik”, vertelt Van Dijk. “In 2010 ontstond Solaytec als spin-off met de prototype ALD-machine als basis om de TNO-vinding te vermarkten.”

Volgens Van Dijk was het destijds de uitdaging om meer elektrisch vermogen te krijgen uit eenzelfde zonnecel tegen gelijkblijvende kosten. “De hectische start-upfase leidde tot de eerste productiemachine met één depositie-unit. Deze hebben we verder ontwikkeld tot een machine met meerdere depositie-units, die nu maximaal vierduizend wafers per uur kan verwerken.”

Solaytec heeft wereldwijd klanten, maar de machines zijn vooral in China gewild. Van Dijk: “De solar-energymarkt is een groeimarkt, die conjunctuurgevoelig is. China heeft een energie- en vervuilingsprobleem en produceert massaal zonnepanelen voor de hele wereld.”

Alleen Sentech was in staat de sensorbehoefte van Solaytec in te vullen

Erik Kremers, systeemarchitect bij Solaytec, legt uit hoe Sentech in beeld kwam. “In onze eerste machine zat een aantal bewegingssensoren om de beweging van de wafer door de depositie-unit te bepalen. De sensor die wij daarvoor gebruikten, voldeed niet aan onze eisen qua betrouwbaarheid en kostprijs. Betrouwbare meting van de waferpositie in de gesloten depositie-unit bij een temperatuur van tweehonderd graden Celsius is cruciaal voor de prestaties en uptime van onze machines. Als de wafer niet volgens het setpoint beweegt, kan dit voor storing en breuk zorgen, wat leidt tot een productiestop bij onze klanten. Downtime kost onze klanten geld.”

De sensor meet op verschillende posities in de depositie-unit de rand van de wafer die voorbijkomt. Met de meetgegevens kan Solaytec de positie van de wafer softwarematig bijsturen, zodat deze het gewenste setpoint volgt.

Kremers: “We hebben specificaties voor een nieuwe sensor opgesteld en voorgelegd aan de toenmalige leverancier en andere sensorleveranciers. Deze konden geen van alle een sensor leveren die binnen ons budget paste. Totdat Sentech in beeld kwam.”

Peter Verstappen, accountmanager bij Sentech, is vervolgens met Solaytec om de tafel gaan zitten om helemaal opnieuw een kosteneffectieve sensoroplossing te ontwikkelen. Verstappen: “Sentech is een specialist in sensorintegratie en het ontwikkelen van sensoroplossingen. Wij willen eerst de concrete behoefte van een klant weten. De behoefte van Solaytec kun je niet in een sensorcatalogus vinden. Solaytec had een R&D-partner nodig. De technologie was niet het probleem, wel de prijs waarvoor de sensoroplossing geleverd moest kunnen worden. Een te hoge prijs maakt de ALD-machine te duur om het gewenste efficiencyvoordeel voor producenten van zonnepanelen te kunnen bereiken.”

Temperatuur en kostprijs grootste uitdagingen

Volgens Verstappen was de grootste uitdaging de hoge temperatuur in de depositie-unit. In een open samenwerking is het Sentech binnen enkele maanden gelukt om een compleet nieuwe sensoroplossing binnen het beoogde productiebudget te integreren in de eerste generatie depositie-unit: de DU 1.0.

Deze optische positioneringssensor bevat een glasvezelzender met versterker, die een rode lichtbundel naar een ontvanger stuurt. Digitale detectie gebeurt op een aantal posities wanneer de rand van de wafer langs de sensor komt en de lichtbundel onderbreekt, resulterend in elf meetwaardes.

Volgens Van Dijk heeft Sentech met de DU 1.0 de R&D-behoefte van Solaytec voor zijn productiemachines naar grote tevredenheid ingevuld. “Maar Solaytec wil meer”, vult Kremers aan. “Ik zat nog steeds met de wens om een sensor te hebben die de waferpositie continu kan meten in plaats van de huidige discrete punten. We willen het liefst een lijnsensor over de volle slag van tweehonderd millimeter die de wafer in de depositie-unit maakt. Tijdens een brainstormsessie zei Peter Verstappen niet direct nee toen ik een schets maakte van mijn idee. Sentech begreep heel goed waarom ik de positie van de wafer nodig heb: om de betrouwbaarheid van toekomstige machines te verbeteren.”

Co-R&D leidt tot scopingsensor die betrouwbaarheid ALD-machines verbetert

“Digitale detectie met de DU 1.0 heeft haar beperkingen omdat de sensor slechts enkele waardes registreert. We zijn aan de slag gegaan met analoge signalering omdat je daarmee posities in de ruimte kunt meten. Dat resulteerde in een scopingsensor, die ook de zijdelingse beweging meet, als aanvulling op de positioneringssensor. Gecombineerd geven de meetwaardes van beide sensoren een ruimtelijk beeld van de beweging van de wafer door de depositie-unit.”

Volgens Kremers komt dat resultaat behoorlijk in de buurt van zijn oorspronkelijke wens. “De nieuwe versie biedt zo’n grote schat aan nieuwe informatie die ons weer stappen verder helpt.”

Kremers en Van Dijk waarderen de openheid van Sentech over zijn ontwikkelproces. Van Dijk: “Samen bedrijven we open innovatie. Het succes van co-R&D wordt bepaald door de openheid en bereidheid om R&D-inzichten met elkaar te delen. Die openhoudingcultuur bezitten Sentech en Solaytec allebei.”

Dé manier van werken bij een succesvolle sensorintegratie

Tijdens een sensorintegratieproject weeg jij steeds drie belangen af: kosten, kwaliteit en levertijd. Wat zijn de risico’s en consequenties van mijn keuze? Is de technologie die ik gedachten heb, wel de juiste oplossing voor mijn toepassing?

Scrol door ons e-book voor de antwoorden hierop. Ook lees je praktische voorbeelden van veel voorkomende sensorvraagstukken en oplossingen.

De door K&S geïntroduceerde iFlex pick & place SMT-plaatsingsmachines (Surface Mount Technology) zijn gebaseerd op het ‘dual lane’ concept. Er worden optische sensorassemblages van Sentech gebruikt voor betrouwbare detectie van de printed ciruit boards (PCB’s). In een openinnovatie-proces kwam deze oplossing als beste uit de bus voor een complex detectieprobleem.

De transportmodule van de boards is hiervoor volledig opnieuw ontworpen en geëngineerd. De detectie van de printed circuit boards (PCB’s) zorgde tot op het laatst voor de nodige uitdagingen, die in nauwe samenwerking tussen K&S, Frencken Mechatronics en Sentech effectief zijn opgelost.

Betrouwbare detectie van PCB’s in SMT-machines

Marco Leeggangers, manager business development bij Sentech, over de challenge: “De uitdaging was het detecteren van een grootte variëteit aan PCB’s, in een beperkte ruimte en met een zeer hoge betrouwbaarheid. Deze drie factoren hebben geleid tot een zeer nauwe samenwerking tussen de engineers van alle betrokken bedrijven.”

Bij het oude systeem keek een sensor naar de onderzijde van het board. “Vanwege de beperking in bouwruimte, het aantal benodigde sensoren en de grote variatie in de vorm van de PCB’s is besloten om vanaf de zijkant te gaan detecteren. Maar om dat te kunnen doen was weer ruimte nodig, en daar was juist een gebrek aan.”

Om hier een goede sensoroplossing voor te vinden heeft Sentech tests uitgevoerd met verschillende soorten printplaten. Het werd al snel duidelijk dat glasvezel niet de oplossing was.

Leeggangers: “De lichtintensiteit is niet gelijkmatig verdeeld. Passeert een dunne PCB aan de onderkant van de spot, dan is er een dusdanig lage ‘signal drop’, die niet onder de trehshold uitkomt, waardoor de PCB niet wordt gedetecteerd.”

Maatwerk sensoroplossing – optische sensoren van STM

Sentech vond de oplossing in een optische sensor van STM. Leeggangers: “Met optische miniatuursensoren wordt een veel gelijkmatigere lichtverdeling van de lichtbundel bereikt. Hiervoor vonden we bij het Duitse STM Sensors een klein optisch zend-ontvangsysteem met een losse versterker erbij. Vanwege de losse versterkfunctionaliteit konden we 9 of 18 versterkercircuits integreren op één printplaat. Zo bespaar je kosten. We gingen dus voor een sensorassembly met besturingsprint, die ook nog eens via EtherCAT met het besturingssysteem communiceert.”

Om de lichtintensiteit gelijkmatig te kunnen verdelen heeft STM een eigen LED ontwikkeld. Hierbij wordt met een spuitgietproces een kunststof laag op de dye aangebracht. De bolling van die laag wordt tijdens het groeien gemeten.

Zodra de optimale bolling is bereikt, waarbij het licht mooi recht uittreedt, stopt het proces, met als resultaat een prachtige eenvormige uittreehoek.

Na een vervolgtest met de nieuwe en de standaard LED, gaf de smalle bundel vooral bij de verschillende vormen reflecties toch problemen. Daaruit bleek dat niet een gebundelde bron, maar een ‘hele grote, divergerende lamp’ de beste resultaten gaf. Betaalbare LED’s waren in dit geval de oplossing voor een hightech probleem.

Complexe sensoruitdaging?

We denken graag met je mee. Stel jouw vraag.

Een slimme druksensor met EMC-filter in de Flexcon PA van Flamco bleek de oplossing van een groot probleem voor cv-monteurs: ongeplande storingsbezoeken zonder dat er sprake is van een defect.

Met een slimme druksensor toepassing wilde Flamco twee jaar geleden de levensduur van expansievaten bij cv-installaties voorspellen. Een marktverkenning toonde echter aan dat cv-monteurs daar geen behoefte aan hadden. Ze bleken wel op zoek te zijn naar mogelijkheden om ongeplande storingsbezoeken te verminderen, die de toch al broze winstmarges tenietdeden.

In een open innovatieproces hebben Flamco en de onafhankelijke sensorenleverancier Sentech een revolutionair product ontwikkeld, rondom een slimme en uiterst nauwkeurige druksensor. De Flexcon Pressurisation Assistant met een automatische bijvulunit. De druksensor is geen hogedruksensor, maar ook geen lage druk sensor.

De geavanceerde drukbewaker ligt inmiddels in de schappen van de groothandels en in de bestelauto’s van cv-monteurs.

Rode expansievat naast cv-ketel meestal van Flamco

De meeste consumenten beseffen niet dat ze Flamco-producten in huis hebben. Grote kans dat het rode expansievat bij de cv-ketel van Flamco is. Flamco ontwikkelt en fabriceert installatieproducten en appendages.

Volgens Flamco ligt in elke bus van een monteur wel een Flamco-expansievat. Het zijn de installateurs die Flamco op een revolutionair idee brachten voor de nauwkeurige monitoring van de druk in een verwarmingsinstallatie.

Flamco introduceerde het idee als de Flexcon Pressurisation Assistent (PA) op de grootste installatiebeurs ter wereld, de ISH 2017 in Frankfurt. Met in de hoofdrol een slimme druksensor van Sentech.

R&D voor de installatiebranche

Met een eigen R&D-afdeling werkt Flamco aan de wereld van morgen. Zijn innovaties richten zich op duurzaamheid, efficiëntie en connectivity. Een duurzaam voorbeeld is de ontgasser Vacumat Eco, die schade en storingen in een verwarmingsinstallatie voorkomt.

Uit het brein van Flamco’s R&D-afdeling komt ook de Flexcon PA voort. Een kostenbesparende innovatie waar de installatiebranche volgens Flamco reikhalzend naar uitkeek.

Druksensor toepassing voor expansievaten

Geestelijke vaders Herman Reezigt, teamleider Research & Development, en Erik Hoenderkamp, product developer, vertellen over de sensorontwikkeling en samenwerking met Sentech.

Flamco zocht naar een mogelijkheid om de levensduur van expansievaten te voorspellen. Een expansievat compenseert met een luchtkussen het dynamische volume in de cv-installatie. Maar het luchtkussen verdwijnt in de loop van de levensduur en het membraan van de vaten slijt.

Reezigt: “Een expansievat gaat gemiddeld 7 tot 10 jaar mee. Een Flamco-vat zelfs 15 jaar. Wij dachten vanuit onze open houding naar leveranciers en installateurs dat ze gebaat zouden zijn bij de voorspelling van de levensduur van het expansievat. Met een druksensor toepassing zouden wij kunnen waarschuwen wanneer een expansievat aan vervanging toe is.”

Installatiebranche vraagt oplossing voor onnodige storingsbezoeken

Toen Flamco de markt ging aftasten, bleek de installatiebranche volgens Reezigt minder te zitten wachten op een dergelijke automatische waarschuwing. Reezigt: “De meeste installateurs vervangen een expansievat om de vijf jaar, dus ruim binnen de technische levensduur. We kregen wel waardevolle feedback, waarmee we met dezelfde sensortechnologie een andere weg in konden slaan.”

Twee op de drie ongeplande monteursbezoeken komen volgens Reezigt neer op drukverlies in de cv-installatie. Reezigt: “Installateurs en servicemonteurs werken meestal op basis van servicecontracten, waarin ze niet per storing worden betaald. In de meeste gevallen komt een storing neer op het simpelweg bijvullen van de installatie. Installateurs zochten dus naar een oplossing om onnodige bezoeken terug te dringen en installaties automatisch bij te vullen.”

Nauwkeurige druksensor monitort druk cv-installatie

Hoenderkamp heeft als product developer de ontwikkeling in eigen huis gecoördineerd. Hoenkerkamp: “De Flexcon PA is een uiterst handige tool geworden, die zeer nauwkeurig de druk in de installatie meet. Daar hebben we een automatische bijvulinrichting aan gekoppeld. Deze leveren we optioneel bij de sensor.”

De meetgegevens van de sensor worden gebruikt voor een mobiele app die klanten in de Apple Store en Google Play Store downloaden. “Bij de eerste installatie screent het apparaat zelfs het hele verwarmingssysteem. Hij leert de installatie kennen op basis van subtiele drukverschillen tijdens de verwarmingscyclus. Daaruit berekent hij de ‘hardheid van de installatie’, anders gezegd: het specifieke gedrag”, aldus de product developer.

Dat getal gebruikt de sensor vervolgens als referentiegetal tijdens zijn totale levensduur. Hoenderkamp: “De druksensor moet altijd stabiel en betrouwbaar blijven. Hij meet alleen subtiele drukverschillen. Maar het apparaat is zo slim dat het op basis daarvan heel veel kan meten en voorspellen.”

Preventieve e-assistent monteurs cv-installaties

De Flexcon PA stelt installateurs in staat om druk in een cv-installatie langdurig te monitoren en op tijd preventief in te grijpen. De gegevens uit de app bieden monteurs een schat aan informatie.

De app laat onder andere zien:

• of het expansievat het dreigt te begeven
• of het veiligheidsventiel water uitstoot
• of er een lekkage in het systeem zit
• en of de installatie moet worden bijgevuld

De automatische bijvulunit maakt het de installateurs en klanten helemaal gemakkelijk. Volgens Reezigt kunnen installateurs het cv-onderhoud met de Flexcon PA veel efficiënter organiseren.

Productontwikkeling rondom sensortechnologie

Reezigt en Hoenderkamp wisten in het begin nog niet exact welke eisen ze aan het product moesten stellen en tot welke sensorspecificaties dat zou moeten leiden. De hulp van Sentech kwam als geroepen.

Hoenderkamp kwam op een beurs een accountmanager van Sentech tegen. Al snel volgde een afspraak bij Sentech voor een presentatie. Reezigt: “Voordat we in contact kwamen met Sentech dachten we: hoe moeilijk kan het zijn? Tijdens die presentatie kwamen dingen naar voren waar wij nog nooit over hadden nagedacht. Dan merk je dat we die kennis gewoon missen.” Volgens Hoenderkamp is Sentech als onafhankelijke sensorenleverancier “een echte kennispartner” geworden, die Flamco aan de hand heeft genomen.

Hoenderkamp vervolgt: “We hebben de behuizing, interface, elektronica en software om de druksensor heen ontwikkeld. De Flexcon PA moest productiegereed zijn voor de ISH 2017.”

“Tijdens dit open innovatieproces zijn Sentech en Flamco dicht naar elkaar toegegroeid”, zegt Reezigt. “Wij zagen dat Sentech een partij is die echt weet waar het over gaat. Ondanks onze positie in de markt zijn we toch redelijk klein. Je hebt dan een flexibele, maar doortastende partner nodig”, aldus Reezigt.

Sensoruitdaging: levensduur, betrouwbaarheid en prijs

Sentech maakt na het eerste contact met Flamco een schets van de sensoroplossing. Die schets is door Hoenderkamp geperfectioneerd. De belangrijkste uitdagingen voor de sensorontwikkeling waren:

• een zeer nauwe constante meetresolutie
• de betrouwbaarheid tijdens de levensduur van minimaal 15 jaar
• en de kostprijs

Reezigt: “De groothandel koopt onze producten en ziet ons brede programma als groot logistiek voordeel. Daarmee kunnen ze installateurs en bouwbedrijven optimaal bedienen. Maar een zo laag mogelijke prijs is wel een belangrijke voorwaarde voor de verkoopbaarheid van de Flexcon PA. Bovendien was de regelmatige bijstelling van de scope een uitdaging. Dat moet een partner maar kunnen!”

Op maat gemaakte sensoren uit de automotive hoek

Er was nog geen helder beeld van wat Flamco zocht. Op basis van de doelstellingen heb ik nagedacht over de richting voor de sensorontwikkeling. Wat heb ik nodig en waar haal ik iets vandaan dat past in het concept? Als je erover nadenkt, kom je automatisch bij de automotive branche uit. Daar is sprake van grote volumes, betrouwbare producten, en het zijn ISO TS-gecertificeerde bedrijven. Die snappen wat kwaliteit is.

Alle specs, alle plussen en minnen zijn op een rij gezet. Zo viel er tijdens de rit steeds meer af. Ik kwam ten slotte uit in China bij een bedrijf dat sensoren maakt voor koelwatersystemen in auto’s. Drukmeting in zo’n systeem is bijna vergelijkbaar met een verwarmingssysteem.

Kennispartner sensortechnologie

Reezigt: “We hebben in Sentech een betrouwbare kennispartner gevonden. Sentech is heel flexibel. Het is prettig om te merken dat Sentech er vol voor gaat. Ook het enthousiasme van directeur Marcel Figge werkt aanstekelijk.”

Hoenderkamp vult aan: “Afspraken nakomen is heel belangrijk in zo’n ontwikkeling. Je moet geen verrassingen hebben richting een deadline. Voor de ISH moest het product gewoon beschikbaar zijn. We hadden de hele rit het vertrouwen dat het goed zou komen.”

Je kunt iets moois verzinnen, maar het eindproduct moet je wel in de markt kunnen verkopen. Bovendien vergt de communicatie via bluetooth met een app veel integratiekunde. Ondanks de hoge eisen hebben we toch een goede businesscase kunnen opstellen.

Finetunen Electro Magnetic Compatibility met EMC filter

Tijdens de ontwikkeling verfijnden Sentech en Flamco de sensorspecificaties tot een Proof of Concept. Je loopt dan toch nog wel tegen een aantal uitdagingen aan, zoals bijvoorbeeld het bijstellen van de EMC-gevoeligheid van de sensor.

Interferentie van elektromagnetische straling leverde te veel fluctuatie op bij de meting van de subtiele drukverschillen. Het is ons gelukt om de elektromagnetische interferentie met een redesign van het sensorcircuit en extra softwarematige filtering te minimaliseren. De demoversie kwam vervolgens feilloos door de test.

Op naar de volgende sensorontwikkeling

De Flexcon PA ligt nu in de schappen van de groothandels en vindt zijn weg naar de installateurs en hun klanten. Reezigt: “Hij is geschikt voor verwarmingsinstallaties tot 45 kW. Die vind je in woningen en kleine kantoren. Er komt echter steeds meer vraag naar grotere systemen in grotere gebouwen.”

Er liggen plannen voor de doorontwikkeling richting toepassing in de grotere installaties, maar ook in hybride verwarmingssystemen. “Wat dat betreft ligt er nog veel in het verschiet voor onze samenwerking met Sentech,” sluit Reezigt af.

Voorkom met innovatie

Flamco startte een open innovatieproces en kwam met Sentech tot de beste oplossing. Ben jij ook op zoek naar goede sensorhulpmiddelen om onderhoud en serviceverlening te verbeteren? Of heb je veel last van ongeplande storingsbezoeken?

Voorkom deze direct en leg ons jouw challenge voor!

Hoe integreer je een olie level sensor in een elektro-hydraulisch stuursysteem voor vrachtwagentrailers? Met deze vraag stapte Tridec in 2016 naar Sentech. Een open samenwerking leidde in rap tempo tot een robuuste sensorassemblage met een optische niveausensor. Het moderne stuurhulpmiddel is voor Tridec de opmaat naar autonoom rijden.

Neem een kijkje in de wereld van het zwaar transport. Ontdek hoe slimme stuursystemen en wielophangingen, met hulp van sensoren, het transport over de weg makkelijker, goedkoper en duurzamer maken.

Voordelen stuursysteem en onafhankelijke wielophanging

Volgens productmanager Francois Bronckers is Tridec marktleider in het ontwikkelen en produceren van stuursystemen en wielophangingen van getrokken materieel. Een trailer voorzien van een stuursysteem verbetert de wendbaarheid van een vrachtwagencombinatie.

Bronckers benoemt nog een aantal voordelen:

• Kostenvoordeel
  “Transporteurs kunnen met een wendbaardere combinatie een grotere trailer in binnensteden of bijvoorbeeld op erven van boeren inzetten. Daardoor is transport met een grote trailer in plaats van meerdere kleine trailers mogelijk. Onze stuursystemen kunnen kostenbesparingen tot 30 procent realiseren.”
• Duurzaamheid
  “Transporteurs hebben minder vervoersbewegingen nodig. Daardoor ontlasten ze het wegennet en de binnensteden. Ze stoten minder CO₂ en fijnstof uit. We maken ook onafhankelijke wielophangingen, waarmee de ruimte rondom de wielen nuttig gebruikt wordt. ”Hierdoor zijn twee laadcompartimenten van 1,80 meter boven elkaar mogelijk: de zogenaamde dubbeldek trailers. “Deze trailers worden onder andere succesvol ingezet bij de bevoorrading van supermarkten en andere winkels. Het extra dek zorgt voor 60 procent meer laadcapaciteit. Reken de milieu- en kostenvoordelen maar uit.”

Erkenning in Brussel

Bronckers verwacht een groei van de afzetmarkt voor gestuurde trailers en voor onafhankelijke wielophangingen. “In Nederland en Duitsland zijn al veel trailers voorzien van een stuursysteem, omdat ze vooral in dichtbevolkte gebieden voordelen opleveren. Een combinatie met de speciale wielophangingen begint ook langzaam door Brussel erkend te worden.”

De productmanager doelt op de klimaatafspraken die aan alle EU-landen zijn opgelegd. “Wij verwachten dat dit een impuls geeft aan de verkopen. Een succesvolle winkelketen van goedkope artikelen, met meer dan 1000 vestigingen, opereert volledig met onze wielophangingen.”

Gebruik van standaard componenten

Tridec levert componenten aan trailerbouwers, die zij in een voertuig assembleren. De grote variëteit in voertuigconfiguraties is volgens Bronckers een uitdaging, omdat veel trailers op maat ontwikkeld en gebouwd worden. “Met zo min mogelijk componenten bedienen we zoveel mogelijk trailervarianten en -toepassingen. Daarom integreren we standaardonderdelen in een op maat gemaakte oplossing.”

Bij die technische uitdagingen is Koen Wich als engineer en projectleider betrokken. Met zijn collega’s bemant hij de R&D-afdeling van Tridec. Hij vult aan: “Elk stuursysteem en elke wielophanging heeft zijn eigen unieke tekening en stukslijst. We maken gebruik van standaardcomponenten die op maat geïntegreerd worden.”

Uitzonderlijk vervoer

Door wetgeving moeten exceptionele transporten, met bijzondere afmetingen, voorzien zijn van een stuursysteem om veilig de weg op te kunnen. “Daarmee voorkomen transporteurs van bijvoorbeeld windmolens conflicten met straatmeubilair. Daar hebben we specifieke producten voor,” zegt Bronckers.

Tridec bedient ook de markt voor extreem zwaar transport. “Dan heb je het over materieel met een paar honderd wielen”, vervolgt hij. “In 2010 hebben we een Amerikaans bedrijf geholpen, dat een nucleair vat door de krappere wegen van San Diego moest transporteren. In Amerika is een goede verdeling van de last cruciaal, omdat de wegen en bruggen er slecht zijn.”

Zware omstandigheden, uitdaging voor vloeistofdetectie

Tridec kwam in contact met Sentech op een beurs enkele jaren geleden. Sentech-accountmanager Sean Ram deelde daar enkele challenges met de mensen van Tridec. Ze kwamen in gesprek over de sensoruitdagingen waar Tridec mee te kampen had. Ram: “Het ging over positiemeting van hydraulische cilinders, meting van de hoekverdraaiing van de trailer en over vloeistofdetectie.”

“We stonden open voor een samenwerking, want we hadden op dat moment een concrete uitdaging met de niveaudetectie van olie in het reservoir van het elektro-hydraulische stuursysteem”, reageert Wich. “Een sensor hadden we al gevonden, maar deze was niet bestand tegen omstandigheden zoals weersinvloeden en trillingen die trailers in de praktijk tegenkomen.”

Olieniveausensor voor elektronisch fuseesysteem (EF-S)

Het nieuwste stuursysteem van Tridec heeft de naam EF-S. Binnen de bedrijfsmuren hanteren de medewerkers de werknaam steer-by-wire. Het elektro-hydraulische systeem is vergelijkbaar met fly-by-wire-systemen van de moderne verkeersvliegtuigen. Een computer geeft de stuurinput van de chauffeur door aan het hydraulische systeem dat de trailerassen bestuurt.

Een onderdeel van het systeem is het oliereservoir voor de hydraulische olie die de cilinders in beweging brengt. “Naast een sensor die de oliedruk in de gaten houdt, hadden we een tweede beveiligingsmethode nodig,” vertelt Wich. “Een olieniveausensor die in de gaten houdt of er nog voldoende olie in het systeem zit. Een te laag niveau duidt op een lekkage.”

“Daar moet je op tijd bij zijn. Een exceptioneel transport met een defect stuursysteem op de weg, haalt het nieuws”, reageert Bronckers.

Producteisen optische vloeistofdetectie

Wich beschrijft de uitdaging met de niveausensor. “We hadden al een bruikbare sensor, maar hij was ongeschikt voor industriële toepassing. Voor Sentech hebben we een document met producteisen opgesteld.” De sensoroplossing moest aan een aantal eisen voldoen. Die heeft Sentech als volgt ingevuld:

1. Robuustheid
   De infraroodsensor wordt beschermd door een RVS-behuizing en stevig bevestigd met een lasmoer.
2. Betrouwbaarheid
   De robuuste uitvoering met dikkere bekabeling en een industriële connector zorgt ervoor dat de sensor jarenlang betrouwbaar blijft functioneren. De DEUTSCH connector, met een automotive standaard van de gerenommeerde fabrikant TE Connectivity, wordt veel in de landbouw toegepast.
3. Inbouwmaten
   De inbouwruimte voor de sensorassemblage was beperkt. De behuizing en elektronica zijn daarop afgestemd.
4. Integreerbaarheid
   De sensoroplossing wordt als complete assemblage geleverd, die in een handomdraai geïnstalleerd kan worden; plug and play. De sensoroplossing kan eenvoudig in een andere toepassing voor niveaumeting worden gebruikt door alleen de lasmoer te wijzigen.
5. Betaalbaarheid
   De complete oplossing moet betaalbaar blijven en betrouwbaar haar werk blijven doen. Daarom hield Sentech vast aan de initiële keuze van Tridec: een eenvoudige maar zeer betrouwbare infraroodsensor van IST. Bovendien heeft Sentech een zo efficiënt mogelijke sensorassemblage samengesteld.

Hoe werkt de niveaudetectie?

Ram legt uit hoe niveaudetectie met optische sensoren werkt. “De optische sensoroplossing is de opvolger van de mechanische vlotter. De infraroodsensor (zonder mechanische delen) bevat een zender die het lichtsignaal continu uitzendt. In hetzelfde sensorlichaam zit de ontvanger die het licht kan opvangen zolang de hydraulische olie op niveau blijft. Zodra de olie onder het niveau van de sensor komt, wordt het signaal onderbroken. En dat triggert een storingsmelding.”

Wich vult aan: “De chauffeur heeft een robuuste handheld voor de bediening van de gestuurde trailerassen. Daarop ontvangt hij ook eventuele storingsmeldingen, waaronder een eventueel probleem met het vloeistofniveau. Afhankelijk van de storing krijgt hij een instructie voor de noodzakelijke handeling. Bijvoorbeeld: bel service of stop onmiddellijk.”

Open samenwerking leidt snel tot robuuste niveausensor

De ontwikkeltijd van idee tot integreerbaar product heeft drie maanden gekost. Eind 2016 is Tridec begonnen met de eerste uitlevering van het EF-S-systeem, inclusief de robuuste niveausensor.

Bronckers en Wich zijn tevreden over de samenwerking met Sentech. Bronckers: “Tridec is een innovatief technologiebedrijf en heeft behoefte aan leveranciers die echt kennis hebben van hun vakgebied. Wij hebben verstand van stuursystemen, maar niet van sensortechnologie. Daarom zoeken we kennispartners die iets extra’s brengen.”

Wich vult aan: “Ik vind de samenwerking met Sean en zijn collega’s erg prettig. Ze weten precies hoe iets werkt. De mensen zijn niet bezig om een product te verkopen, maar met het vinden van de beste oplossing voor ons. Wij weten goed wat we willen en dat vult Sentech uitstekend en oplossingsgericht in.”

Ram reageert bevestigend: “We delen een open agenda. Dat waardeer ik weer in François, Koen en de andere Tridec-medewerkers. Alles begint met de applicatie. Open met elkaar sparren over de uitdaging leidt tot de meest efficiënte oplossing.”

EF-S stepping stone naar autonoom rijden

De eerste ervaring met Sentech heeft tot een structurele samenwerking op sensorgebied geleid. Wich vindt dat Sentech een goed beeld geeft van de mogelijkheden van sensortechnologieën.

Volgens Bronckers zit er meer in het vat. “Op dit moment zijn wij bezig met andere, uitgebreidere toepassingen waar meer sensortechnologie voor nodig is. Zo testen we een lidarsensorsysteem dat bij Sentech vandaan komt. EF-S is de stepping stone naar autonoom rijden. Daar zijn alleen maar nog meer sensoren voor nodig.”

Ram reageert: “De basis was een helder verwachtingspatroon met de elementen die je wilt meten en de daarbij behorende randvoorwaarden. We hebben lidar en radar vergeleken. Voor deze toepassing hebben we gezien dat lidar, qua betrouwbaarheid van de metingen, het beste resultaat biedt.”

Succesvol sensortechnologie implementeren

Succesvolle sensortechnologie integreren brengt uitdagingen met zich mee. Want hoe bereid je jezelf voor op omgevingsfactoren waar je jezelf nu nog niet bewust van bent? En welke sensortrends kan je in de toekomst verwachten als engineer?

In ons gratis e-book vind je antwoorden hierop, inclusief praktische voorbeelden van veel voorkomende sensorvraagstukken en oplossingen.

Door de integratie van magnetic sensoren zijn lineaire actuatoren van LINAK nu eenvoudig instelbaar. Hierdoor kunnen eindgebruikers de slaglengte van standaard actuatoren aanpassen op hun toepassing. Én dat zonder de instellingen te programmeren. Zeker in markten waar het gaat om unieke toepassingen, is de behoefte naar diverse slaglengtes groot. Sensorintegratie zorgt zo voor een universele oplossing.

Sentech ontwikkelde een ‘magnetic sensor assembly’, waarmee de eindgebruiker zelf de slaglengte van de lineaire actuator kan instellen. Ontdek hoe we samen deze sensoroplossing integreerden.

Door de integratie van magnetic sensoren zijn lineaire actuatoren van LINAK nu eenvoudig instelbaar. Hierdoor kunnen eindgebruikers de slaglengte van standaard actuatoren aanpassen op hun toepassing. Én dat zonder de instellingen te programmeren. Zeker in markten waar het gaat om unieke toepassingen, is de behoefte naar diverse slaglengtes groot. Sensorintegratie zorgt zo voor een universele oplossing.

Sentech ontwikkelde een ‘magnetic sensor assembly’, waarmee de eindgebruiker zelf de slaglengte van de lineaire actuator kan instellen. Ontdek hoe we samen deze sensoroplossing integreerden.

Hoe integreer je een magnetic sensor in een lineaire actuator?

Met haar lineaire actuatoren zorgt LINAK voor soepele duw- en trekbewegingen. Deze aandrijvingen vind je terug in uiteenlopende toepassingen: van landbouwvoertuigen tot instelbare meubels en industriële automatisering.

Zij zochten naar een manier om een magneetsensor te integreren op hun lineaire actuator. Zo kan de eindgebruiker zelf de slaglengte instellen, zonder een software-aanpassing. Veel klanten van LINAK maken producten op maat, waardoor de slaglengte moet worden aangepast aan de toepassing.

Henk Lafeber, Account Manager bij LINAK licht toe: “Iedere toepassing is anders van formaat. Waardoor de behoeften van slaglengtes uiteenlopen. Hiervoor zijn instellingen nodig. Hoe lossen we dit op zonder vooraf te programmeren? In veel markten is het vooraf lastig te bepalen welke exacte lengtes er nodig zijn. Wij willen een universeel product, wat tijdens de implementatie van de actuator instelbaar is.”

Samenwerken voor duurzame sensorintegratie

Lafeber legt uit dat er al een link bestond tussen LINAK en Sentech: “In het verleden zaten wij om tafel tijdens netwerkavonden. We dachten zelf aan een sensor als mogelijke oplossing, dus was het een logische stap om de hulp van Sentech in te schakelen.”

LINAK had al een idee hoe ze dit konden oplossen, en maakten zelf een prototype. Met dit concrete idee stapte zij naar Sentech.

“Ons prototype was een goed begin, maar het voldeed nog niet aan alle eisen. Sentech stelde kritische vragen: Moet het product waterdicht of waterbestendig zijn? Welke IP-waarden zijn er nodig? Welke stromen lopen er door de draden heen?’. Daar hadden wij zelf nog niet uitgebreid over nagedacht”, aldus de Account Manager van LINAK.

Integratie van magnetic sensoren op de spindel van een actuator. Nu kan de eindgebruiker zelf eenvoudig de slaglengte van de actuator instellen.

Logische technologiekeuze: magnetic sensor

De technologiekeuze voor deze toepassing is niet zo’n verrassing. In het verleden, bij het ontwerpen van de actuator, is al rekening gehouden met toekomstige behoeften. Zo is de moer van de spindel voorzien van een magneet.

“Zodra de magneet de sensor bereikt, is er een schakelmoment. De motor krijgt dan geen stuursignaal meer, waardoor de actuator op die stand blijft staan”, legt Wolters uit.

Belangrijke kwaliteitseisen van de sensoroplossing

Toen kruisten de volgende uitdagingen het project. Hoe zorgen we ervoor dat de magneetsensor samen met de actuator makkelijk door de eindgebruiker geïntegreerd kan worden? En dat het ook nog eens waterdicht is?

Op basis van de kwaliteitseisen zocht Wolters een connector: “Uiteindelijk hebben we een toekomstbestendige connector voorgesteld die voldoet aan de specificaties. Het prototype dat LINAK had gemaakt, had wel zes of zeven aders. Dit hebben wij teruggebracht naar vier aders. In het ontwerp zaten ook dubbelkrimpen, wat funest is als je een product waterdicht wil maken. Met het prototype als basis, hebben we een oplossing bedacht die voldoet aan alle eisen.”

Het eindproduct, de ‘magnetic sensor assembly’ moest eenvoudig te integreren zijn op de actuator. De oplossing is zo bedacht dat eindgebruikers zelf de actuator en de sensor assembly op elkaar aan kunnen sluiten.

Luisteren naar behoeften eindgebruiker

Halverwege de rit volgde er een additionele vraag. Naast een assemby met één sensor, wilde LINAK ook een assembly met twee sensoren. Lafeber: “Toen we met de actuator met één sensor het veld ingingen, ontdekte we dat er ook behoefte was aan actuatoren met twee sensoren. Met één sensor kan je alleen de uitgaande beweging instellen. Als de gebruiker ook de ingaande beweging wil instellen, is er een tweede sensor nodig.”

De Account Manager van LINAK gaat verder met zijn verhaal: “Zeker voor toepassingen in het marktwagensegment is dit waardevol. Zij bouwen niet seriematig, maar bouwen steeds iets anders. Dit betekent dat er iedere keer een actuator met een andere slaglengte nodig is. Nu kan de bouwer zelf de actuator op de wagen aanpassen.”

Creatieve proces van engineering

Voor de ‘magnetic sensor assembly’ met één sensor was al een waterdichte behuizing ontwikkeld. Ook de matrijs voor het maken van de overmold was er al.

“Dankzij de creativiteit en flexibiliteit van onze Engineers, vonden we hiervoor een efficiënte oplossing. Met een inzetstuk konden we met diezelfde matrijs ook de behuizing maken voor de assembly met twee sensoren. In kosten was dit voordeliger dan het maken een tweede matrijs. Ook hebben we het product vereenvoudigd. Daarom is het goed dat er altijd een Project Engineer meedenkt”, legt Wolters uit.

‘Magnetic sensor assembly’ met twee magneetsensoren. Door de tweede sensor, is naast de uitgaande beweging ook de ingaande beweging van de actuator in te stellen.

Kwaliteit bewaken met projectmanagement

Ook bij dit project voor sensorintegratie volgden wij onze werkprocessen. Op deze manier weten we zeker dat de sensorassemblage in de toekomst hetzelfde kwaliteitsniveau heeft als de eerst assembly.

“Het traject van de ontwikkelopdracht tot en met de eerste serieproductie duurde 5 maanden. Zo’n doorlooptijd is nodig om alle processtappen van onze manier van werken te doorlopen. We brengen risico’s in kaart en borgen kwaliteit”, legt Wolters uit.

Lafeber: “In een jaar tijd zijn we van een ingewikkelde oplossing tot een eenvoudige oplossing gekomen. Daar zit de grootste toegevoegde waarde van Sentech. Uiteindelijk hebben we een goed product. Een product waarmee we klanten in uiteenlopende markten kunnen helpen: van landbouwvoertuigen tot marktwagens en jachten.”

Innovatieve sensoroplossing: aanpasbaar standaardproduct

Om talloze toepassingen te voorzien van een lineaire actuator met de juiste slaglengte, zijn er nu maar twee typen ‘magnetic sensor assembly’s’ nodig. Daarbij zijn de actuatoren van LINAK standaardproducten. Door deze innovatieve sensoroplossing, kan de klant de aandrijvingen nu zelf instellen.

“We leveren twee verschillende motoren die verschillen in inbouwmaat en maximale slaglengte. De inbouwmaat van de klant bepaalt de keuze van de motor. Vervolgens past de wagenbouwer of gebruiker zelf de slaglengte aan. Zo bedien ik met een standaardproduct een grote groep klanten,” aldus Lafeber.

Op ieder moment slaglengte aanpassen

Zelfs na de integratie kan de eindgebruiker de slaglengte eenvoudig aanpassen. Bijvoorbeeld bij een actuator in een maaier, zodat de boer zelf de maaihoogte kan instellen.

Het instellen van de slaglengte wijst zichtzelf. Als de gebruiker een andere slaglengte wil, verschuift hij simpelweg de sensoren in de actuator. Lafeber: “Ook worden de assembly’s met sensoren los verkocht, zodat eindgebruikers deze ook later kunnen integreren in hun actuator.”

Zo integreer jij succesvolle sensortechnologie

Succesvolle sensortechnologie integreren brengt uitdagingen met zich mee. Want hoe bereid je jezelf voor op omgevingsfactoren waar je jezelf nu nog niet bewust van bent? En welke sensortrends kan je in de toekomst verwachten als engineer?

In ons gratis e-book vind je antwoorden hierop, inclusief praktische voorbeelden van veel voorkomende sensorvraagstukken en oplossingen.