Datenanbindung ist das A und O

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Ultraschallsensoren mit IO-Link-Schnittstelle für den universellen Einsatz

Sensorik, Industrie 4.0

Datenanbindung ist das A und O
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Das kleine Gehäuse lässt ihn praktisch überall Platz finden, die IO-Link-Schnittstelle erlaubt umfassende Kommunikation einschließlich Einbindung in I4.0-Architektur. Der neue kompakte UC-F77 von Pepperl+Fuchs kann damit in vielen Anwendungen als Universalgerät dienen. Dank der bauartbedingten Stärken des Ultraschalls ist ein fast uneingeschränkter Einsatz möglich.

Vorteil Ultraschall

Ultraschallsensoren nutzen das Prinzip der Laufzeitmessung. Ihre kurzen Schallimpulse werden von einem Objekt oder einer Oberfläche zurückgeworfen. Der schallemittierende „Lautsprecher“ fungiert zugleich als Mikrofon für dieses Echo. Aus dem zeitlichen Abstand zwischen Sendesignal und Echo wird die Entfernung zum Objekt berechnet. Der Sende- und Empfangsbereich hat die Form einer Keule. Der Sensor erfasst also nicht einen einzelnen Punkt, sondern je nach Auslegung einen mehr oder weniger großen Messbereich. Darin können auch unregelmäßige Oberflächen detektiert werden. Die Schallwellen erfassen Objekte unabhängig von Form, Farbe, Konturen oder Material, haben weder mit spiegelnden Oberflächen noch mit Nebel oder Dämpfen Schwierigkeiten. Außerdem werden sie von Schmutz, Staub, Feuchtigkeit und Spritzwasser praktisch nicht beeinträchtigt. Die dem Prozess zugewandte schallerzeugende und -empfangende Sensormembran vibriert ständig und lässt Anhaftungen kaum zu. 

Leistungsmerkmale

Die Geräte der Serie UC-F77 warten zudem mit Eigenschaften auf, welche Einbau und Handhabung erleichtern sowie die Leistungsfähigkeit steigern. Dank eines patentierten Pulsverfahrens verfügen die Geräte im Verhältnis zur Reichweite (bis 800 mm) über eine sehr kurze Blindzone. Daraus resultiert ein sehr großer Messbereich, mit dem sich viele Detektionsaufgaben abdecken lassen. 

Die Abmessungen des Gehäuses sind extrem kompakt: nur 31 mm Höhe und 12 mm Breite. Sie entsprechen einer Standard-Bauform, welche problemlos auch in bestehende Anlagen integriert werden kann. Zudem bietet das Gerät verschiedene Optionen für die mechanische Befestigung. Die sogenannte „Sidelooker“-Version erlaubt einen um 90 Grad gedrehten Einbau. Die Parametrierung lässt sich mit der Parametriersoftware PACTware™ an einem Rechner oder direkt am Gerät sehr einfach durchführen. Man kann die Form der Schallkeule an die jeweilige Anwendung anpassen und Störziele ohne großen Aufwand ausblenden. Ohne externen Eingriff werden zudem die Ultraschallpulse von bis zu zehn Sensoren aufeinander abgestimmt, sodass die Geräte auf engstem Raum nebeneinander arbeiten können. Dies wird durch die sensorautarke Synchronisation möglich, die der UC-F77 als einziger Sensor seiner Baugröße anbietet. Seine IO-Link-Schnittstelle ist ein weiteres Alleinstellungsmerkmal in dieser Bauform. Über die universelle Datenanbindung werden wertvolle Diagnosedaten zugänglich. Sie bietet zusätzliche Kommunikationsoptionen und öffnet die Tür zur Integration in eine I4.0-Architektur.

Zeilenumsetzer für Kompostanlagen

Entsorgungsunternehmen lassen organische Abfälle, etwa aus Gärten oder der Bio-Tonne, meist in sogenannten Tunnelmieten kompostieren. Diese bestehen aus offenen Flächen mit stabilen Seitenwänden. Darin wird das Material bis zu fünf Meter hoch geschichtet. Damit die für die Zersetzung benötigten Mikroorganismen auch in den unteren Schichten genügend Sauerstoff bekommen, wird die Kompostmasse zur Belüftung regelmäßig durchmischt. Sogenannte Zeilenumsetzer, welche diese Arbeit erledigen, fahren auf den Seitenwänden der Mieten vor und zurück. Ein Rühr- und Häckselwerk ragt von oben in die Miete hinein. Am Fahrwerk des Umsetzers sind schmutzresistente Ultraschallsensoren montiert. Ihre Schallkeulen sind auf die als Fahrbahn dienenden Seitenwände gerichtet. Die Steuerung kann anhand ihrer Signale die Position der Maschine berechnen und diese sicher auf der schmalen Spur halten. 

Füllstandmessung in Druckpatronen

Bei verschiedenen Spezialdruckverfahren, so beim Tief- und Digitaldruck, wird die Tintenfarbe oft in kleinen Tanks vorgehalten. Sie sind in der Druckmaschine sehr nah beieinander untergebracht. Die Behälter müssen immer rechtzeitig aufgefüllt werden, damit die Druckwalze nicht trocken läuft. Für die Füllstandskontrolle steht dem Sensor dabei oft nur eine Fläche zur Verfügung, die kaum größer als eine Briefmarke ist. Auch die Füllhöhe der Tinte in den Behältern kann bei gerade einmal zehn Millimeter liegen – es ist also eine sehr präzise Messung gefragt. Der Sensor muss das Füllniveau unabhängig von der Tintenfarbe und auch bei einer spiegelnden Oberfläche bestimmen können. Die kompakten Sensoren der Serie UC-F77 passen in die kompakten Tinteneinheiten, und ihre Schallkeulen können auf die kleine Oberfläche abgestimmt werden. Sie messen auf den Millimeter genau und ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. 

Durchhangkontrolle in kleinen Fertigungsmaschinen

In Stanzen oder Tiefziehmaschinen gibt es in der Regel einen zeitlichen Versatz zwischen kontinuierlichem Nachschub und taktweiser Verarbeitung. Zum Ausgleich weisen solche Maschinen in der Materialzuführung einen losen Durchhang auf. Er darf weder unter das definierte Mindestmaß eingezogen werde, noch ins Übermaß geraten und den Boden berühren. Das durchhängende Material kann sehr vielfältig sein: Es kann aus Metall, Kunststoff oder Papier bestehen, alle Farben aufweisen, transparent sein, glänzen oder spiegeln. Der UC-F77 bietet für die Durchhangkontrolle in kleinen Maschinen, etwa in Stanzen für Crimp-Kontakte, eine optimale Lösung. Der Sensor toleriert auch eine seitliche Bewegung des Schlaufentiefpunkts. Verschmutzung durch Materialabrieb, Ölnebel, Staub oder elektrostatisch aufgeladene Anhaftungen beeinträchtigt die Zuverlässigkeit der Messung nicht.

Materialzuführung in Verpackungsmaschinen

Verpackungsmaterialien gelangen meist als Rollenware in die Verpackungsmaschine. Je seltener der Materialfluss unterbrochen wird, desto effizienter ist der Prozess. Die Vielfalt der Materialien ist nahezu unbegrenzt, sowohl in ihrer stofflichen Zusammensetzung als auch bei Farben und Oberflächen.

Pralinen werden zum Beispiel in Tablaren zur Abpackstation geführt, wo dann weitere Verpackungselemente wie transparente Folie, schwarzes Pergament oder glänzende Klebetiketten hinzukommen. Je ein Sensor überwacht das Schrumpfen der Rollen beim Abwickeln. So wird sichergestellt, dass ausreichend Nachschub vorhanden ist. Weitere Messgeräte kontrollieren die laufenden Materialbänder und stoppen die Maschine, falls ein Band reißt. Die präzise und konstante Erfassung darf bei keiner dieser Detektionsaufgaben von Farbe und Oberfläche abhängen. Der UC-F77 findet auch bei beengten Verhältnissen Platz; seine Schallkeule lässt sich an sehr schmale Rollen und Materialbänder anpassen. Er erkennt Risse selbst bei minimalem Sensorabstand und unabhängig vom Material.

Veröffentlicht am November 8, 2017 - (535 views)
Pepperl+Fuchs GmbH
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