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Ultraschallsensoren

Messen in den höchsten Tönen

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Für besondere Messaufgaben geeignet

Darüber hinaus eignet sich die Ultraschalltechnologie für besondere Messaufgaben, wie zum Beispiel zur Doppelbogenkontrolle an Druckmaschinen, Etiketten- oder Spleißerkennung oder zur Bahnkantenregelung. Hier wird das Prinzip der Amplitudenauswertung genutzt. Dabei liegen Ultraschall-Sender und -Empfänger einander gegenüber, der Sensor arbeitet im sogenannten Schrankenbetrieb. Der Sender strahlt einen Schallimpuls aus, der von der Auswerteelektronik am Empfänger analysiert wird. Anhand des empfangenen Signalpegels lässt sich auf die Materialsituation schließen. Die Auswertelektronik setzt diese Information in ein entsprechendes Ausgangssignal um.

Die Ultraschall-Doppelbogenkontrollen (dbk) von Microsonic kommen dabei gänzlich ohne Kalibrierung aus. Durch verschiedene Varianten mit Winkelkopf, ausgelagerten Empfangswandlern oder kleinen M12-Köpfen lässt sich die dbk+4 in jeder Einbausituation einfach in die Maschine integrieren.

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Ultraschall-Bahnkantensensoren tasten die Bahnkanten von schallundurchlässigen Materialien wie Folien oder Papier ab. Sie nutzen ebenfalls das Messprinzip der Amplitudenauswertung. Ein durchlaufendes Material deckt die Schallstrecke ab und dämpft das Empfangssignal. Die interne Elektronik wertet das empfangene Signal aus und gibt ein zur Bahnkante proportionales Analogsignal aus, mit dessen Hilfe Ultraschall-Bahnkantensensoren den Bahnlauf an Papier-, Druck- und Verpackungsmaschinen regeln.

Der neue Ultraschall-Bahnkantensensor bks+ von Microsonic unterstützt noch anspruchsvollere Messaufgaben, denn der als Gabelsensor aufgebaute Spezialsensor hat einen rechteckigen Ultraschallwandler mit einem einmalig breiten Arbeitsbereich von 12 bzw. 35 mm. Dieser Messbereich ist mehr als 400 Prozent größer als bei bisher eingesetzten Bahnkantensensoren. Bislang erforderte dies den Einsatz mehrerer Sender und Empfänger.

Mit einer Gabelweite von nur 30 mm beim bks+3 bzw. 60 mm beim bks+6 und einer Tiefe von 43 bzw. 73 mm ist die neue Generation Ultraschallsensoren trotz des großen Arbeitsbereichs sehr kompakt gebaut und erlaubt durch die hohe Messgenauigkeit von 0,1 mm einen vielfältigen Einsatz.

Ob Bahnlauf-Regelung von hochtransparenten Folien, lichtempfindlichen Materialien, Materialien mit stark wechselnder Transparenz und Papier in Umgebungen mit hoher Papierstaubbelastung: den Möglichkeiten des bks+ sind kaum Grenzen gesetzt. Der bks+ sorgt für einen präzisen Bahnlauf in den unterschiedlichsten Produktionsprozessen, wobei der größere Regelbereich auch mit Materialien zurechtkommt, die keine perfekte Schnittkante haben. Auch Schrägstellungen in Vorschubrichtung haben keine Auswirkungen auf das Messergebnis.

Mit in allen Sensoren standardmäßig vorgesehenem Microsonic Teach-in können alle Einstellungen vorgenommen werden. So macht Microsonic seine Ultraschallsensoren lernfähig und sorgt dafür, dass sie universell einsetzbar sind. Für den Teach-in sind Taster auf der Oberseite des Sensorgehäuses vorgesehen oder er kann über Pin 5 einfach eingestellt werden.

Abstands- wie Spezialsensoren werden bei Microsonic mit Standardparametern voreingestellt und sind deshalb sofort einsatzbereit. Über den Link-Control-Adapter LCA-2 können die Ultraschallsensoren optional mit dem PC verbunden werden. Mithilfe von Link-Control kann jeder Einzelne umfangreich und ganz individuell mit verschiedenen Zusatzfunktionen programmiert werden. Von den Sensoren erfasste Messwerte können mit der Link-Control-Software gelesen, gespeichert und grafisch dargestellt werden.

Der neue Industriestandard für die Datenkommunikation

IO-Link ist der neue Industriestandard für umfassenden Zugriff auf Maschinen- und Anlagendaten. Er ermöglicht Transparenz bis auf Sensorebene. Mit der IO-Link-Schnittstelle in seinen Ultraschallsensoren hat Microsonic die Voraussetzung für einen lückenlosen Austausch von Prozess- und Servicedaten zwischen Sensor und Systemsteuerung geschaffen.

Bessere Kommunikation hilft, Prozessabläufe zu optimieren: Inbetriebnahme und Wartung von Maschine oder Anlage sind ab sofort einfacher, günstiger und mit deutlich weniger Fehlern verbunden; Leistung und Verfügbarkeit im laufenden Betrieb verbessern sich spürbar.

In so einem IO-Link-System wird der Sensor über ein Standard-3-Leiter-Sensorkabel, das bis zu 20 m lang sein darf, mit einem IO-Link-Master verbunden. Ein IO-Link-Master verfügt über einen oder mehrere Ein- und Ausgänge, an die jeweils ein IO-Link-Gerät angeschlossen werden kann. Dank der vollständigen Kompatibilität zum SIO-Mode (Standard-IO-Modus) ist auch ein gemischter Betrieb möglich: An einem Master können einige Sensoren im IO-Link und andere im SIO-Mode betrieben werden.

Durch IO-Link ergeben sich für den Anwender eine Reihe von Vorteilen:

  • IO-Link ermöglicht die lückenlose Kommunikation über alle Ebenen hinweg.
  • Die Kommunikationsschnittschnelle erlaubt eine vereinfachte Inbetriebnahme und Wartung durch zentrale Daten- und Parameterhaltung in der Steuerung.
  • Im IO-Link-Mode werden zyklisch die gemessenen Abstandswerte an den Master übermittelt; der IO-Link-Mode kann also einen Analogausgang kostengünstig ersetzen.
  • Nach einem Sensorausfall kann die Steuerung automatisch alle Einstellungen zurück in den neuen Sensor laden.
  • IO-Link verringert den Projektierungsaufwand durch eine standardisierte Integration von Devices in die Steuerung über eine herstellerunabhängige IODD-Beschreibungsdatei.
  • Mit IO-Link erhöht sich die Anlagenverfügbarkeit durch maximale Transparenz und die anlagenweit mögliche Diagnose bis hinunter in das Device.

Der erste IO-Link-fähige Sensor von Microsonic war der im Jahre 2009 vorgestellte kleine pico+-Ultraschallsensor in M18-Bauform; geeignet ist er unter anderem für Anwendungen in der Glasflaschenproduktion, Voll- und Leerkastenkontrolle oder die Abtastung von leeren PET-Flaschen auf einem Förderband. Die kurze Bauform, sowie das robuste Metallgehäuse mit langlebigem Metallstecker, machen den pico+ dabei besonders platzsparend und widerstandsfähig.

Die lcs+ und bks+-Sensoren erweitern nun das Portfolio des Herstellers um zwei weitere IO-Link-fähige Produktfamilien. (jv)

Link: Übersicht der Microsonic-Produkte

Link: Microsonic-App

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