Lichtschnittsensor Energieeffizienz in der Lüftersteuerung

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Schaltende Lichtschnittsensoren von Leuze Electronic bieten eine bisher nicht erreichte Funktionalität. Bei apt Hiller, Hersteller für Aluminium-Halbzeuge, nutzt man diese für eine einfache aber äußerst wirkungsvolle Lüftersteuerung im Kühltisch einer Aluminium-Strangpresslinie. Der Effekt ist eine enorme Energieeinsparung.

Firma zum Thema

Rund 500°C heiße Aluminium-Strangpressprofile müssen aus der Presse auf 30 bis 40°C heruntergekühlt werden.
Rund 500°C heiße Aluminium-Strangpressprofile müssen aus der Presse auf 30 bis 40°C heruntergekühlt werden.
( Archiv: Vogel Business Media )

Lichtschnittsensoren erzeugen im Vergleich zum Lichttaster keinen punktuellen Lichtspot, sondern sie projizieren einen divergenten Lichtstrahl mittels Linienbeleuchtung. Damit lässt sich mit schrägem Einstellwinkel das Höhenprofil von Objekten ermitteln. Auf diese Weise bietet die Lichtschnitt-Technologie eine große Funktionsvielfalt im Hinblick auf eine sichere Objekterkennung bei gleichzeitig großem Erfassungsbereich. Zudem ist bei allen Lichtschnittsensoren von Leuze Electronic typisch, dass sowohl Sender als auch Empfänger in einem kompakten Gehäuse integriert sind.

Undefinierte Objektlagen zuverlässig erkennen

Neben den messenden Varianten an Line-Profil-Sensoren (LPS), die Objektprofile vermessen bzw. 3D-Informationen liefern, ermöglichen schaltende Line-Range-Sensoren (LRS), wie sie apt Hiller in Monheim einsetzt, völlig neue Funktionalitäten. Die Geräte erkennen, vergleichbar mit einem Laserscanner, die Anwesenheit von Objekten - auch in undefinierter Objektlage. Mit ihrem großen Erfassungsbereich von bis zu 800 mm erschließen sie neue Applikationsfelder ohne aufwändige Sensorlösungen, Sensorkombinationen oder zusätzliche Auswertegeräte.

Bildergalerie

Der Sensor ermittelt Tiefen- und Breiteninformationen und ermöglicht die Erkennung von Objekten anhand einer Vorparametrierung. Dafür stehen 16 Auswertefenster und 16 Inspektionsaufgaben zur Verfügung, die sich mittels PC über eine Ethernet-Schnittstelle einstellen lassen.

Lüfter ganz nach Bedarf schalten

„Verglichen mit einem schaltenden Lichtgitter, haben die LRS keine separaten Sender- bzw. Empfänger-Komponenten, was uns die Installation im Kühltisch recht einfach ermöglicht“, berichtet Hans-Joachim Hopf von apt Hiller. Er kommt damit auf die besonderen Umstände bei der Herstellung von Aluminium-Strangpressprofilen zu sprechen. Die apt Hiller Group, zu der das Monheimer Werk gehört, stellt Aluminium-Halbzeuge für die wichtigsten Märkte in Europa her. Die maßgeschneiderten Profillösungen entstehen auf modernsten Anlagen mit vollautomatisierter Prozesstechnik. In Ausziehlängen bis 60 m werden die Profile über riesige Querförderer mit Transportbändern zum Kaltsäge-Rollgang befördert.

Kühlung zwischen Presse und Säge

Die Querförderer dienen gleichzeitig als Kühltische, auf denen die rund 500°C heißen Profile aus der Presse auf 30 bis 40°C herunterkühlen. Ventilatoren, die von unten Luft durch die Förderbänder blasen, beschleunigen diesen Vorgang.

Der Kühltisch ist mit vier Lüfterreihen à 45 Lüfter ausgerüstet. Jeder Lüfter hat einen Durchmesser von 500 mm. „Zusammen ergibt sich daraus eine Anschlussleistung von rund 80 kW, die prozessbedingt von Sonntagabend bis Samstag nach der letzten Schicht durchläuft“, erklärt Hans-Joachim Hopf. Weil aber durch die flexible Produktion unterschiedlicher Profile der Kühltisch nicht immer gleichmäßig gefüllt ist, hat er eine Lösung gesucht, um die Lüfterreihen nach Bedarf zu steuern, also um diejenigen Lüfter abzuschalten, über denen sich momentan keine Profile befinden.

Breiter Erfassungsbereich

Was benötigt wurde, war eine Sensorlösung, die das Vorhandensein von Profilen erkennt und zwar unabhängig von deren Stärke, Form, Lage und Position. Außerdem sollte die Lösung keine gegenüberliegende Installation erfordern, wie beispielsweise bei Reflektoren oder Empfängern. Ein mechanischer Aufbau über dem Kühltisch kam aus Kostengründen und letztlich auch, um eine Anordnung der Sensoren im heißen Luftstrom zu vermeiden, nicht in Frage. Obwohl bei der Montage von Sensoren unter den Förderbändern die Gefahr besteht, dass diese durch mögliche Verschmutzung der Optik in ihrer Funktion beeinträchtigt werden könnten, war die Lösung unterhalb der Förderbänder priorisiert.

Die besonders kompakte Bauform der LRS 36 Geräte hat die Unterbringung zwischen den Lüftern erleichtert. Außerdem war ausreichend Abstand zur Förderebene gegeben, so dass die Aufweitung des Lichtstrahls letztlich bis auf die Transporthöhe der Profile einen ausreichend breiten Erfassungsbereich ergibt, der die „Spurbreite“ der Lüfter von 500 mm überdeckt.

Ergebnis: reduzierte Betriebsdauer

Da die Line-Range-Sensoren vorhandene Profile unabhängig von ihrer Lage über den gesamten Erfassungsbereich erkennen, genügt zunächst ein einzelner Sensor pro Lüfterreihe. Die Profile werden jedoch in unterschiedlicher Länge mit mindestens 20 m hergestellt und je nach Profiltyp können durch die normale Wärmeausdehnung Bögen entstehen oder auch Profile schräg liegen. Deshalb ist im Abstand von 18 m eine zweite Reihe an Lichtschnittsensoren installiert. Damit ist sichergestellt, dass Profile auch im ungünstigsten Fall von mindestens einem Sensor erfasst werden. Sobald beide Sensoren kein Profil detektieren, wird die Lüfterreihe mit einer kurzen Zeitverzögerung abgeschaltet.

„Mit dieser Energiesparmaßnahme reduzieren wir die Betriebsdauer der Lüfter um etwa 25 Prozent. Was das monetär bei einer Leistung von 80 kW bedeutet, lässt sich leicht nachrechen“, freut sich Hans-Joachim Hopf, der zwischenzeitlich auch seine Bedenken hinsichtlich der Verschmutzung der Optiken abgelegt hat und eine zuverlässige Funktion bestätigt.

(ID:383945)