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Ultraschallsensoren Neuer Ultraschallsensor stellt reibungslosen Produktionsfluss sicher

| Autor / Redakteur: Torsten Delfs* / Jan Vollmuth

Ein Hersteller von Stufenförderern hat durch Einsatz eines neuen Ultraschalltasters den Mindestfüllstand von Schüttgutbunkern verlässlich im Blick. Der durch ein Aluminiumgehäuse geschützte Abstandstaster in Schutzart IP67 wird ganz einfach an der Behälterwand montiert und ist binnen weniger Sekunden einsatzbereit.

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Stufenförderer mit Ultraschallsensor UST Q12 von Di-Soric: den Füllstand stets im Blick.
Stufenförderer mit Ultraschallsensor UST Q12 von Di-Soric: den Füllstand stets im Blick.
(Bild: Weber Schraubautomaten)

Die Stufenförderer von Weber dienen dem Bevorraten, Ordnen, Fördern, Vereinzeln und Zuführen von als Schüttgut bereitgestellten Kleinteilen wie Schrauben, Stiften und Muttern. Sie kommen in weiten Teilen des Maschinenbaus, in der Automobil-, Elektro- sowie in der Luftfahrtindustrie zum Einsatz.

„Als typischer Mittelständler mit einer jährlichen Produktion von über 1000 Maschinen allein im Bereich der Montageautomation haben Qualität und Zuverlässigkeit für uns höchste Priorität. Das ist ein wesentlicher Grund, warum wir überwiegend langfristige Kundenpartnerschaften pflegen“, sagt Franz Kroll, Gruppenleiter der mechanischen Entwicklung bei Weber Schraubautomaten GmbH. Mit rund 350 Mitarbeitern weltweit entwickelt und fertigt das Wolfratshauser Unternehmen Produkte und Lösungen – vom fertigen Elektro-Handschrauber über Schraubautomaten bis zu automatisierten Montagezellen exakt nach Kundenwunsch.

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Verlässliche Füllstandüberwachung ist wichtig

Verlässliche Füllstandüberwachung bei der Materialbevorratung ist bei Weber ein zentrales Thema. Bei automatisierten Fertigungsabläufen will der Betreiber sicher sein, dass seine Maschine nicht plötzlich aufgrund eines unbemerkt leer gefahrenen Zuführsystems oder wegen fehlerhafter Meldungen der Füllstandsüberwachung stehen bleibt. Mechanische Systeme erwiesen sich in der Vergangenheit nicht für jedes Schüttgut geeignet. Anlagenbetreiber erwarten heute intelligente Alternativen für jedes Schüttgut. „Noch bis vor kurzem haben wir das Thema Füllstandsüberwachung mit einem schließenden oder öffnenden Initiator gelöst, je nach Anwendungsfall wurde einer gewählt“, erläutert Franz Kroll.

In den Vorratsbehältern der Stufenförderer von Weber kommt ab sofort der neue Ultraschallsensor UST Q12 von Di-Soric mit einem robusten Vollverguss-Aluminiumgehäuse in Schutzart IP67 zum Einsatz. Der nur 12 mm x 12 mm x 84 mm messende Sensor ist gegenüber mechanischen Einwirkungen optimal geschützt und völlig unempfindlich gegenüber Schmutz und Störgeräuschen. Er ist schnell und Platz sparend mit zwei durchgehenden M4 Bohrungen an der Bunkerwand montiert. Das Einlernen (der Arbeitsbereich liegt zwischen 40 und 400 mm) ist von der Steuerungsebene aus oder per Leitungsteach in etwa 15 s erledigt. Mit einer schmalen Schallkeule von rund 30° hat der Sensor den Füllstand zuverlässig im Blick und erkennt selbst kleine, unregelmäßige Teile zuverlässig.

Langjährige Projektpartnerschaft

Di-Soric mit Hauptsitz in Urbach bei Stuttgart ist seit mehr als 30 Jahren auf die Entwicklung, Fertigung und den Vertrieb von Sensoren für die Industrieautomation spezialisiert. Seit über 10 Jahren verbindet Weber und Di-Soric eine sehr gute Projektpartnerschaft, wenn es um die Entwicklung neuer Sensorik-Lösungen oder um die Umsetzung kundenspezifischer Anwendungen geht. „Di-Soric ist ein langjähriger Berater und Komponentenlieferant, den wir in unserem Wertschöpfungsprozess nicht mehr missen möchten“, so Franz Kroll. Im Maschinenbau sind Ultraschallsensoren die Allrounder unter den Sensoren: Sie kommen zum Einsatz, wenn kurze Schaltabstände von induktiven und kapazitiven Sensoren nicht ausreichen oder optische Sensoren aufgrund der Beschaffenheit der zu erfassenden Objekte (z. B. Glas) ungeeignet sind.

Verglichen mit anderen Messtechniken ist das Ultraschallverfahren überaus robust: Ultraschallsensoren erkennen teil-, volltransparente, extrem dunkle, reflektierende Objekte ebenso wie Gegenstände in staubiger, dunstiger oder feuchter Umgebung. Ultraschallsensoren gelten bei der Erfassung von Kleinteilen in Schüttbehältern sowie bei der Detektion von Glas als ideale Lösung.

Klassische Ultraschallsensoren stießen an Grenzen

Dass ein Ultraschallsensor die Alternative zu bislang eingesetzten Verfahren bei der Füllstandkontrolle sein könnte, hatten die Konstrukteure und Ingenieure von Weber durchaus im Sinn. Bei den flachwandigen Schüttbunkern stoßen jedoch klassische Varianten in Gewinderohrbauform an Grenzen: Der Schall muss senkrecht auf den Bunkerboden treffen, um eine optimale Reflexion zu erzielen. Ein radialer Schallabgang wäre somit sinnvoll, um den Bunkerfüllstand verlässlich abzutasten.

Für Weber kam die optimale Lösung Just-in-time: „Im Zuge unserer regelmäßigen Projektgespräche hatten wir Stephan Seidenberg von unserem Systempartner Di-Soric mit diesem Thema konfrontiert. Mit dem neuen Ultraschallsensor UST Q12 hat er uns eine zuverlässige und kostengünstige Lösung vorgeschlagen, die wir nach einer Testphase schließlich in all unseren Stufenförderern umgesetzt haben“, betont Franz Kroll. Der störungsresistente Ultraschalltaster von Di-Soric findet ein breites Einsatzfeld in kleinen, mittleren und großen Bunkern der Zuführtechnik. Er eignet sich grundsätzlich überall dort, wo Objekte mit ungünstiger Schallreflektion oder solche aus Glas erkannt werden sollen.

Varianten mit IO-Link verfügbar

Bei Di-Soric erkennt man einen zunehmenden Bedarf an kleinen, robusten, einfach installier- und einlernbaren Ultraschalltastern. Mit Blick auf an Bedeutung gewinnende Industrie 4.0-Konzepte stehen seit Juli 2016 Varianten in M12 und M18 mit IO-Link zur Verfügung stehen. Für all jene Anwender, die Prozessdaten in Echtzeit, Transparenz bis auf Prozessebene und Zeit sparende Parametrierlösungen brauchen. Weber Schraubautomaten prüft derzeit die Anwendung der unempfindlichen und zuverlässigen Ultraschallsensoren auf andere Produktgruppen. (jv)

SPS IPC Drives 2016: Halle 4A, Stand 301

* Torsten Delfs, Produktmanager Sensoren, Di-Soric GmbH & Co. KG

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