Kapazitive Sensoren Sensor erkennt Etiketten, Klebestellen und Risse

Im Gegensatz zu optischen Sensoren und Ultraschallsensoren erfassen kapazitive Sensoren ein weites Spektrum verschiedener Materialien. Daher eignen sie sich nicht nur zum Erkennen

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Im Gegensatz zu optischen Sensoren und Ultraschallsensoren erfassen kapazitive Sensoren ein weites Spektrum verschiedener Materialien. Daher eignen sie sich nicht nur zum Erkennen von Etiketten, sondern auch von Rissen und Klebestellen.

Neben dem Grundmaterial Papier kann die kapazitive Sensortechnik auch Kunststoffe und leicht metallisierte Werkstoffe erfassen, und zwar mit einer Dicke von 0,05 bis 0,80 mm. Optische Sensoren scheitern in der Regel an transparenten Werkstoffen, Ultraschallsensoren sind aufgrund der Signallaufzeit nicht in der Lage kleine Klebestellen oder Risse bei hohen Bandgeschwindigkeiten zu erkennen.

di-soric nutzt die kapazitive Sensortechnik daher für ihren Etikettensensor KSSTI (Kapazitiver Schlitz-Sensor mit Teach-In). Er basiert auf einem Sensorelement, das sowohl das zu erfassende Material (Messkanal) als auch die Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit (Referenzkanal) bewerten kann. Zwei getrennt voneinander betriebene kapazitive Schwingkreise mit Elektroden liefern Frequenzen, die den Kapazitätswerten äquivalent sind. Diese Frequenzen liest ein Mikrokontroller ein und wertet sie mit Hilfe von Softwarealgorithmen aus.

Zwischen den beiden Elektroden befindet sich ein Schlitz. Um das Material auszuwerten, wird es durch diesen Schlitz transportiert. Die Schwingkreise erzeugen in Abhängigkeit von der Materialbeschaffenheit und den Umgebungseinflüssen Differenzfrequenzen im Mega-Herz-Bereich. Die Differenzbildung beider Kanäle kompensiert die Umgebungseinflüsse und liefert ein präzises und stabiles Schaltsignal.

Per Auto-Teach-Verfahren einlernen

In der manuellen Betriebsart Auto-Teach öffnet sich ein fest definiertes Zeitfenster, sobald der Anwender die Teach-In-Taste drückt. Hier nimmt der Sensor die Messwerte auf und speichert sie ab. In dieser Zeit muss der Anwender das Material oder die Erkennungsstelle zum Einlernen durch den Spalt bewegen. Der Sensor ermittelt den idealen Schaltpunkt automatisch und speichert die Werte. Jetzt ist er betriebsbereit.

Im Fernteach-Modus bestimmt die Steuerung der Anlage ein beliebiges Zeitfenster. Das ist nicht nur bei langen Etiketten oder geringer Bandgeschwindigkeit von Vorteil, sondern auch, weil dieser Vorgang voll automatisch ablaufen kann. Potentiometrische Einstellungen und Werkzeuge wie Schraubendreher zur Justage sind nicht mehr nötig. So reduzieren sich Maschineneinrichtzeiten beim Produktwechsel auf ein Minimum. Um die Einstellung vor manueller Verstellung zu schützen, lässt sich die Teachtaste verriegeln.

Bis zu 75 000 Etiketten/min kann der Sensor sicher erfassen — bei einer minimalen Größe des Etikettes und einer Lücke von jeweils 2 mm. Überträgt man den Wert zum Beispiel auf eine Klebestelle oder eine Überlappung des Materials von 2 cm Breite, kann diese mit einer Bandgeschwindigkeit von ca. 1000 m/min sicher erkannt werden.

Der Sensor steht mit Schlitzweiten von 0,4 mm, 0,6 mm und 1,0 mm je nach Anforderung des Etikettenmaterials und der erforderlichen Genauigkeit zur Verfügung. Die Schlitzweite sollte so ausgewählt werden, dass sie mindestens 0,1 mm größer als das zu erfassende Material ist. Der KSSTI 1000 mit der größten Schlitzweite deckt den universellen Anwendungsbereich ab für Produktwechsel mit sehr unterschiedliche Materialien.

Die solide Metallausführung und Vergusskapselung des Sensors führt zu hohen Standzeiten und schützt die Elektronik, bietet die geforderte Schock- und Vibrationsfestigkeit sowie Beständigkeit gegenüber sonstigen Umwelteinflüssen und Reinigungsmitteln. Da die zur erkennenden Materialien Stäube, Klebereste und andere Substanzen hinterlassen können, ist das Sensorgehäuse zweiteilig aufgebaut und kann zum Reinigen zerlegt werden.

Aufgrund der Baugröße von 102 mm × 32 mm × 15 mm kann der Sensor nahezu an jedem Ort installiert werden. Es bieten sich Installationsmöglichkeiten an Haltern, planen Maschinenoberflächen oder Haltestangen an.

Der KSSTI ist nicht ausschließlich zum Einsatz an Etikettiermaschinen geeignet. Er wird ebenso eingesetzt, wenn es darum geht Klebestellen und Risse zu erkennen oder wenn Doppellagen und Folienstärken überwacht werden müssen. Da der Sensor über eine Auto-Teach-Funktion verfügt, entfällt das Einlernen des Trägermaterials und der Etikettenbelegung. Außerdem kann das Einlernen per Fernteach-Modus automatisch ablaufen, so dass sich Maschineneinrichtzeiten bei einem Produktwechsel reduzieren.

di-soric, Tel. +49(0)7181 98790

*Dipl.-Ing. Stephan Korbmacher ist Leiter der Entwicklungsabteilung bei der di-soric Industrie-electronic GmbH & Co., Urbach.

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