Sensorik Messende Sensoren regeln komplexe Vorgänge

Immer häufiger ist es Maschinenanwendern ein Anliegen, Vorgänge genauer zu regeln. Dies führt zu einer höheren Komplexität der Automatisierungslösungen und einem steigenden Bedarf an ausführlichen Informationen zu jeglichen Zuständen im Prozess. Eine Lösung für die Lieferung diverser Informationen mit nur einem Sensor bieten berührungslos messende Sensoren.

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Process Sensing Technologies PST GmbH

SMC Deutschland GmbH

ELMEKO GmbH + Co. KG

Baumer GmbH

Der Wunsch nach präziserer Regelung und die damit steigende Komplexität der benötigten Informationen zieht sich durch alle Felder der Industrieautomation. Materialien, Aufgaben, Anforderungen und Umgebungsbedingungen variieren dabei stark. Einige Applikationsbeispiele sollen diese Vielfalt verdeutlichen.

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Kontinuierliche Überwachung von Distanzen und Breiten

Eine der häufigsten Anwendungen ist die Abstands- oder Distanzmessung. Über eine kontinuierliche Erfassung der Distanz zu einem Objekt lassen sich u.a. auch Dicken oder Volumen messen. In der Herstellung von pharmazeutischen Erzeugnissen ist so die Dicke von Tabletten erfassbar. In der Verpackungsindustrie werden messende Sensoren eingesetzt, um Stapelhöhen zu überwachen oder den Durchhang zu regeln. Zudem ist eine genaue Positionierung von Objekten auf Förderbändern möglich.

Für diese Applikationen werden häufig optische Sensoren eingesetzt, denn sie verfügen über eine hohe Messgeschwindigkeit sowie Genauigkeit, und messen weitgehend materialunabhängig. Kleine Lichtstrahlen sind vor allem bei Anwendungen in der Handling-Industrie vorteilhaft, da die Sensoren hier auf engstem Raum an vielen beweglichen Armen vorbeischauen müssen. Diverse Sensoren von Baumer mit Rotlicht oder Laser als Lichtquelle decken hier verschiedene Genauigkeitsstufen und Distanzen ab.

Im Maschinenbau sind bei Distanzmessungen häufig metallische Objekte oder Maschinenteile im Spiel. Ein Beispiel: In einem automatisierten Webstuhl wird die Regelung der Fadenspannung am metallischen Tänzerarm kontinuierlich überwacht, um die Qualität des Stoffs zu gewährleisten und Maschinenstillstände durch ein Reißen der Fäden zu verhindern.

Induktivsensoren sind prädestiniert für messende Aufgaben mit Metall als Target-Material. Dank kurzer Ansprechzeiten sowie hoher Linearität und Auflösung ist eine hohe Regelgenauigkeit möglich. Baumer bietet diverse messende Induktivsensoren an, die als berührungsloses Messsystem fungieren können.

In der Produktion von Drähten oder Seilen müssen deren Breiten zur Qualitätskontrolle erfasst werden. Auch lassen sich über Breitenmessung Bahnkanten genau steuern, z.B. bei der Zuführung in der Textil-, Druck oder Verpackungsindustrie. Vor allem bei Verpackungsvorgängen ist eine präzise Positionierung des zugeführten Materials enorm wichtig, da die Qualität der Verpackung für die Qualität des Produktes steht.

Baumer bietet mit Zeilensensoren Lösungen für die direkte Breitenmessung an. Diese messen präzise und schnell lateral zum Sensor und können auch transparente Objekte erfassen.

Kontrolle von Füllständen und Winkeln

Eine Aufgabe, die kontinuierliche Überwachung erfordert, um eine vorgegebene Qualität zu gewährleisten, ist die Abfüllung von Lebensmitteln oder Kosmetika. Hier muss das Füllgewicht genau eingehalten werden. Füllstände von diversen Medien werden auch in Laborautomaten von Sensoren überwacht. Dort müssen sie in kleine Behälter wie Reagenzgläser „schauen“.

Als zuverlässige Lösung für berührungslose Füllstandsmessungen bieten sich Ultraschallsensoren an. Diese können völlig material-, transparenz- und reflexionsunabhängig sowohl feste als auch flüssige Medien erkennen. Für besonders kleine Objekte oder das Hineinschauen in sehr kleine Behälter hat Baumer Ultraschallsensoren mit kleinen Schallkegeln im Programm.

Ein sensibler Bereich ist die Winkelmessung. Überall, wo Bewegungen stattfinden, müssen diese genau überwacht werden. Bei Arbeitsmaschinen wie Baggern oder Kränen lassen sich z.B. Dreh- und Kippwinkel von Schaufeln oder Auslegern kontinuierlich beobachten, um die Arbeitssicherheit zu gewährleisten. Magnetische Winkelsensoren von Baumer, die hier eingesetzt werden, können die Winkel absolut und totzonenfrei über 360° erfassen. Sie kontrollieren zudem den Neigungswinkel der Ladeeinrichtung von Müllwagen oder regeln die Bewegungen von Solarpanels.

Messen mit hoher Genauigkeit

Über das gesamte Standardportfolio an messenden Sensoren legt der Hersteller besonderen Wert auf Präzision - mit hochgenauen und reproduzierbaren Messungen durch temperaturstabile Sensoren. Der optische Laser-Distanzsensor OADM 12 etwa misst mit einer Auflösung von 2 μm. Im Ultraschallbereich steht der Sensor UNDK 09 mit einer speziellen Schalldüse zur Verfügung. Bei Messungen auf kleine Objekte oder in kleine Öffnungen hinein erreicht er eine Auflösung von 0,1 mm, was einer Volumenauflösung von bis zu 1 μl entspricht. Eine besonders hohe Auflösung von bis zu 4 nm verspricht der Induktivsensor IPRM 12. Für verschiedene Anforderungen stehen drei Varianten zur Verfügung – hohe Auflösung bei hoher Linearität oder bei großem Messbereich, oder ein großer Messbereich bei kleiner Temperaturdrift. Für den Anwender bedeutet diese durchgängig hohe Präzision eine hohe Zuverlässigkeit der Sensoren in der Anwendung.

Leistungsstarke Standardsensoren

Neben der Präzision stehen bei Baumer die allgemeine Leistungsstärke der messenden Sensoren sowie Lösungen für anspruchsvolle Anwendungen im Vordergrund. Beispiele für diese „Klassenbesten“ sind wiederum in diversen Technologien zu finden: Im nur daumennagelgroßen robusten Metallgehäuse des Induktivsensors IWFM 08 ist die komplette Elektronik untergebracht. Mit einer Ansprechzeit von <1 ms und einer Auflösung von <1 μm bietet er eine zuverlässige und präzise Lösung, z.B. für die Messung der Exzentrizitäten von Wellen.

Bei den optischen Sensoren zählt der OADM 13 zu den kleinsten auf dem Markt erhältlichen Laser-Distanzsensoren mit integrierter Auswerteelektronik. Er misst mit einer Auflösung bis 10 μm farb- und materialunabhängig über eine Messdistanz von bis zu 550 mm. Seine Ansprechzeit beträgt dabei weniger als 0,9 ms. Er ist besonders gut geeignet für hochgenaue Positionierungen oder Profilmessungen.

Der Ultraschall-Sensor UNDK 10 ist der kleinste und leichteste (4 g) auf dem Markt erhältliche Sensor seiner Art. Die sehr schmale Schallkeule ermöglicht Füllstandsmessungen in Behältern mit kleinen Öffnungen oder auf kleine Objekte – bis zu einer Messdistanz von 200 mm.

Baumer nutzt auch sein übergreifendes Entwicklungs-Know-how, um ebenfalls robuste Sensoren anbieten zu können, wie sie immer häufiger gefordert werden. Sensoren mit einem besonders großen Arbeitstemperaturbereich von -40 bis +85°C sind für Außenanwendungen geeignet, z.B. in Windenergieanlagen oder schweren Fahrzeugen. Im Sommer sollen die ersten messenden optischen Sensoren im Hygiene-Design auf den Markt kommen.

Viel(fältig)e Anwendungen – ein Partner

Anwendungen, in denen immer komplexere Vorgänge immer präziser geregelt werden müssen, sind zahllos. Sie ziehen sich durch diverse Industrien und Maschinen, finden sich In- sowie Outdoor. Dank des fundierten Entwicklungs- und Produktions-Know-hows kann Baumer dieser Fülle an Applikationen ein umfassendes Portfolio an Standardsensoren zur Verfügung stellen. Das Unternehmen konzentriert sich auf die stetige Verbesserung dieses Angebots und hat Spezialisten ausgebildet, um seine Kunden optimal zu beraten.

Daniel Dossenbach & Jürg Weber, beide Produktmanager Sensor Solutions, und Sarah Jess, Marketing-Kommunikation Sensor Solutions, alle Baumer

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