Ultraschallsensoren

Neue Miniatur-Ultraschallsensoren mit kleinen Blindzonen

| Redakteur: Jan Vollmuth

Die Miniatur-Sensoren im M8- und M12-Gehäuse sind aus einem Stück gefertigt und punkten mit kurzen Blindzonen.
Die Miniatur-Sensoren im M8- und M12-Gehäuse sind aus einem Stück gefertigt und punkten mit kurzen Blindzonen. (Bild: Turck)

Je kompakter Maschinen und Anlagen werden, umso mehr werden kleine Sensoren nachgefragt. Hier spielen Miniatur-Ultraschallsensoren ihre Stärken aus. Turck hat sein Ultraschallsensor-Portfolio nun um 22 neue Typen erweitertet.

Größer, höher, weiter – das war einmal: Mit Industrie 4.0 steigt die Nachfrage nach kleinen Sensoren, die auf lange Distanz dieselbe Messgenauigkeit liefern wie auf kurze Distanz. Denn die Applikationen werden immer kleiner, die Platzverhältnisse immer enger, verfügbarer Raum wird zum kostbaren Gut. Es herrscht ein ständiger Wechsel zwischen Senden und Empfangen; zu große Blindzonen sind für viele Anwendungen mit kleinen Abständen ein Problem.

Für viele Applikationen mit geringem Platz, in denen Sensoren zur Abstandsmessung oder Ähnlichem eingesetzt werden, sind Ultraschallsensoren die geeignete Lösung, da sie funktionsbedingt im Vergleich mit anderen Lösungen mehrere Vorteile bieten. Ultraschallsensoren arbeiten überwiegend nach dem Laufzeitverfahren: Der Sensor sendet einen Schallimpuls aus und empfängt den von Objekten reflektierten Schall. Über die ermittelte Laufzeit zwischen Sendeimpuls und Empfangsimpuls können Ultraschallsensoren nicht nur diskret Objekte erfassen, sondern auch Entfernungen messen und als analoges Signal ausgeben.

Ultraschallsensoren trotzen Schmutz, Staub und Wasser

Welche Vorteile resultieren aus diesem Verfahren? Ein optischer Sensor z.B. ist anfällig für Schmutz und muss daher regelmäßig gereinigt werden. Ultraschallsensoren hingegen sind unempfindlich gegen Schmutz, Staub und sogar Wasser. Zudem erkennen sie im Gegensatz zu Optosensoren praktisch jedes Objekt, unabhängig von dessen Oberflächenstruktur und -farbe. Und während induktive Sensoren nur Metalle erkennen, erfassen Ultraschallsensoren jedes Medium, auch Kunststoff. Zudem sind kapazitive Sensoren um ein Vielfaches schmutzanfälliger als Ultraschallsensoren.

Große Reichweite – kurze Blindzone: So lassen sich die Turck-Ultraschaller auch in beengten Platzverhältnissen kompromisslos einsetzen
Große Reichweite – kurze Blindzone: So lassen sich die Turck-Ultraschaller auch in beengten Platzverhältnissen kompromisslos einsetzen (Bild: Turck)

Der Automatisierungsspezialist Turck hat auf die steigende Nachfrage nach kleinen Sensoren reagiert und seine Ultraschall-Familie RU um zehn weitere Miniatur-Sensoren erweitert. Ihr laut Turck sehr robustes Gehäuse mit einem durchgängigen, komplett aus Metall gefertigten Gewinderohr ist besonders kurz und zeichnet sich durch einen Stecker in Metallausführung aus, der mit der Gewindehülse aus einem Stück gefertigt ist. Diese Maßnahme eliminiert eine potenzielle Schwachstelle, die in rauen Umgebungen und bei tiefen Temperaturen zu Beschädigungen führen könnte, wie das Unternehmen. Das Gewinde ist über die gesamte Sensorlänge ausgeführt, sodass die Einbaulage innerhalb des Montagehalters sehr variabel ist. Zudem kann der Stecker nicht abbrechen, da er komplett aus Metall besteht.

Leicht zu reinigende Ultraschallsensoren

Zusätzlich dazu besitzen Ultraschallsensoren von Turck eine glatte Schallwandler-Front, die die Verschmutzung und Ablagerung von Partikeln verhindern soll. Die mechanische Bewegung der Membran schüttelt Ablagerungen sogar ab und reinigt sich so praktisch von selbst, so Turck Partikelablagerungen, die bei höherer Luftfeuchte entstehen, lassen sich durch einfaches Abwischen beseitigen, ohne dass Reste im Übergangsbereich zwischen Wandlerschicht und Wandlerring bestehen bleiben können. Beschädigungen durch scharfe und spitze Reinigungsgegenstände sollen damit der Vergangenheit angehören.

Ein großer Vorteil der Sensoren besteht darin, dass typische Industriegeräusche keinen Einfluss auf die Funktionalität der Sensoren haben: Weder die pfeifenden Geräusche von Druckluft noch das Geräusch von metallischen Objekten, die aufeinander schlagen, behindern laut Turck die RU-Ultraschallsensoren in ihrer Arbeit.

Intuitive Einstellung ohne PC

Um dem Anwender eine einfache, intuitive Einstellung ohne PC zu ermöglichen, sind alle Ultraschallsensoren der RU-Familie mit einem Teach-In über Pin 5 ausgestattet. So lassen sich Schalt- und Messbereichsanfänge ohne externe Software unkompliziert definieren. Der Teach erfolgt wahlweise über die Teach-Adapter mittels des typischen Turck Easy Teach oder über Sensorvarianten mit integrierten Drucktastern. Die Taster sind innerhalb des Metallgehäuses angebracht und so vor versehentlichem Betätigen geschützt. Die Einstellung erfolgt innerhalb eines festen Zeitfensters nach einem vorangegangenen Spannungs-Reset. Die automatische Verriegelung im Anschluss schließt das versehentliche Verstellen des Sensors zuverlässig aus.

Die neuen Miniatur-Ultraschallsensoren RU10U-M8, RU20U-M12 und RU40U-M12 eignen sich durch ihre kompakte Bauform von 8 und 12 mm auch für die Anforderungen in Industrie-4.0-Applikationen. Die RU10U-M8 hat Turck um vier Typen erweitert: Sie sind nun als Taster oder Schranke erhältlich, jeweils mit den Schnittstellen PNP oder NPN. Ihre Reichweite beträgt 100 mm, ihre Blindzone 20 mm.

Miniatursensoren mit Mini-Blindzonen

Die kleinen Ultraschallsensoren im M12-Gewindegehäuse sind in sechs neuen Typen erhältlich: vier Typen mit Analogausgang und zwei Varianten mit Schaltausgang; die Varianten mit Schaltausgang besitzen zusätzlich eine integrierte IO-Link-Funktionalität. Die Reichweite beträgt 200 oder 400 mm; die Blindzonen liegen bei 20 bzw. 40 mm.

Turcks Miniatur-Ultraschallsensoren RU10U-M8 eignen sich insbesondere für Applikationen wie Füllstandkontrollen von Gefäßen mit kleinen Öffnungen, wie beispielsweise Flaschen, Reagenzgläser oder auch Tuben. Direkt nach dem Abfüllen gibt es in Abfüllanlagen einen kurzen Stopp. Diesen Moment nutzt der RU10U-M8, um von oben in das jeweilige Gefäß zu „horchen“ und dessen Füllstand zu überprüfen. Zu diesem Zweck gibt er entweder einen konkreten Messwert oder ein Schaltfenster aus. Das Schaltfenster gibt an, ob sich der Füllstand im richtigen Maß befindet oder nicht. Dank seiner kleinen Bauform kann der Sensor optimal von oben ins Gefäß schauen, ohne Fokussierapparat. Erst wenn diese Kontrolle positiv ausfällt, erhält die Falsche oder Tube ihren Verschluss.

BUCHTIPPDas Buch „Industriesensorik“ beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

Mit dem RU20U-M12 und dem RU40U-M12 bietet Turck Miniatur-Ultraschallsensoren für Anwendungen im Nahbereich. Die Sensoren eignen sich unter anderem zur Kontrolle von Werkzeugen, beispielsweise bei der Überprüfung von Bohrern in einer Bearbeitungsmaschine. Die M12-Ultraschallsensoren fragen ab, ob der Bohrer noch da ist. Auf diese Weise lassen sich Defekte frühzeitig feststellen und Ausschuss wird vermieden.

Eco-Serie für OEM-Projekte

Die Eco-Serie im robusten Kunststoffgehäuse eignet sich optimal fürs preissensitive OEM-Geschäft
Die Eco-Serie im robusten Kunststoffgehäuse eignet sich optimal fürs preissensitive OEM-Geschäft (Bild: Turck)

Die RU50U-Eco-Serie besteht aus einem Kunststoff-Gewinderohr und eignet sich damit laut Turck ideal für preissensitive OEM-Projekte. Die Sensoren sind aus hochwiderstandsfähigem Flüssigkristallpolymer (LCP) gefertigt, die transluzente Endkappe mit M12-Steckerausgang aus Ultem. Die Sensoren der RU50U-Eco-Serie sind sowohl mit Schaltausgang als auch mit analogem Spannungs- und Strom-Ausgangssignal verfügbar. Dabei besteht die Wahl zwischen einer Variante mit Steckerausgang und einer mit Kabelausgang. Turck erweitert seine Eco-Serie um insgesamt 12 neuen Typen.

Für Fließband-Applikationen sind schaltende Reflexschranken verfügbar, die der Anwender auf ein Referenzobjekt mit festem Abstand einlernen kann. Die Geräte erkennen alle Objekte zwischen Sensor und Referenzpunkt. Die transluzente Endkappe bietet zudem den Vorteil, dass der Schaltabstand des Sensors aus nahezu jedem Blickwinkel deutlich zu erkennen ist.

Die RU50-Eco eignen sich besonders für die Intralogistik, da die Antriebsrollen der Förderbänder mithilfe des Eco gezielt angesteuert werden können. Es wird also immer nur diejenige Rolle betrieben, die gerade benötigt wird. Auf diese Weise muss nicht zu jeder Zeit die gesamte Anlage laufen, wodurch Energie gespart und der Verschleiß der Rollen minimiert werden. (jv)

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