Kompakte Leistungsträger

Sensorik

Miniaturisierung – Maschinenkomponenten werden immer kleiner. Optoelektronische Miniatur-Sensorköpfe von Balluff bieten dabei eine Lösung für nahezu jede Applikation. Der Betrieb an einem separaten Verstärker ermöglicht eine flexible Installation.

14. April 2015

Ein wichtiger Trend bei der Entwicklung von Maschinen und anderen technischen Systemen ist die fortdauernde Miniaturisierung aller Komponenten. In besonderem Maße betrifft dies den Bereich der Sensorik. Zum Beispiel bietet der Sensorikspezialist Balluff in seiner Baureihe Micromote einen umfangreichen Baukasten aus optoelektronischen Sensorköpfen mit Abmessungen von wenigen Millimetern, mit denen sich für nahezu jede Applikation schnell und kostengünstig die passende Lösung aufbauen lässt. Das Einsatzspektrum reicht dabei von der Positionserfassung von Kleinteilen über das Erkennen und Zählen von Objekten bis zur Füllstanderfassung von schäumenden Flüssigkeiten. Auch kundenspezifische Lösungen lassen sich schnell und flexibel realisieren.

Flexible Montage

Die in ein Metallgehäuse integrierten robusten Sensoren werden mit einem separaten Verstärker betrieben, der außerhalb des Geschehens platziert werden kann. Die drei Varianten Basic, Advanced und Premium sowie ergonomische Anzeige- und Bedienelemente erleichtern die Anpassung an die jeweilige Anwendung. Hochflexible elektrische Leitungen gewährleisten die sichere Übertragung der Signale des Sensorkopfs und machen die Sensoren in vielen Fällen zu einer technischen Alternative zu Faseroptiken. Die Signalübertragung zum Sensorkopf erfolgt dabei rein elektrisch und ohne Rücksicht auf mögliche Mindestbiegeradien über Anschlussleitungen mit einem Durchmesser von 1,8 Millimeter, die Zugbelastungen bis zu 90 Kilogramm zulassen. Die in den Sensorkopf integrierte Optoelektronik verhindert dabei zugleich mögliche Verluste, wie sie bei Faseroptiken beim Einkoppeln des Lichtes auftreten.

Kernstück der hohen optischen Leistung auf kleinstem Raum sind miniaturisierte LEDs, Fotodioden und Fototransistoren, die Balluff in seinem Kompetenzzentrum im bayerischen Neubiberg in einem selbst entwickelten Herstellungsverfahren produziert. Die sogenannten microSPOT-LEDs bieten Achsfehler von weniger als 1 Winkelgrad bei einem Öffnungswinkel von ca. 3 Grad, der mittels einer Optik und einem kreisrunden Lichtpunkt auf Werte von 1Grad reduziert werden kann. Zusätzliche Komponenten wie Linsen, Blenden oder Filter sowie zeitaufwendige Arbeiten wie Mikrojustage und optischer Abgleich sind deshalb nicht erforderlich.

Neben Ausführungen für Standardaufgaben, etwa zur Objekterkennung, enthält das Micromote-Programm auch ausgesprochene Spezialisten für besondere Aufgaben. Unter diese Kategorie fallen zum Beispiel Sensoren für den Einsatz im Ultrahochvakuum bis 1 x 10-9 mbar, deren Ausgasungsverhalten sich durch eine kundenspezifische Materialauswahl genau definieren und optimieren lässt. Erhältlich sind zum Beispiel Ausführungen für den direkten Einbau in die Kammerwand mit integrierter Dichtfunktion und individueller Befestigungslösung sowie Versionen, die vollständig im Hochvakuum installiert werden. Bei diesen werden die elektrischen Signale über herkömmliche Vakuumdurchführungen mit Feed-through-Kontaktierungen zur außerhalb gelegenen Elektronik geleitet.

Vielfältige Möglichkeiten

Ein anderes Beispiel sind Präzisionsschlauchsensoren zur Detektion von Flüssigkeiten und Gasblasen in transparenten Schläuchen. Die eingebaute Mikrooptik nach dem Prinzip der Gabellichtschranke erfasst dazu die unterschiedliche Brechung des Lichts in der Luft- oder in der Flüssigkeitssäule im Schlauch. Die hohe Reproduzierbarkeit des Signalsprungs ermöglicht zugleich einen Einsatz der Sensoren zur exakten Volumenbestimmung.

Eine Besonderheit sind dabei Sensoren für die Erkennung von Wasser. Sie arbeiten mit einer spezifischen Rotlicht-LED, deren Licht-Wellenlänge von Wasser besonders stark absorbiert wird. Mit ihnen lassen sich im Durchlichtverfahren Flüssigkeiten mit hohem Wassergehalt detektieren. Die Kombination aus extrem kompakter Bauweise und leistungsfähiger Mikrooptik ermöglicht den zuverlässigen Einsatz an Schläuchen und Kapillaren, bei denen andere physikalische Verfahren an ihre natürlichen Grenzen stoßen.

Ebenfalls Teil des Micromote-Programms sind Lichtbandsensoren mit einer Lichtbandbreite von 10 bis 180 Millimeter. Erhältlich sind sie wahlweise in Gabelbauform mit Weiten von 40 bis 80 Millimeter oder auch mit getrennten Empfängermodulen. Das Sendeelement besteht aus zahlreichen parallel geschalteten LEDs, deren Lichtkegel sich überlagern und ein homogenes Lichtband bilden. Der Sensor kann die Objekte so unabhängig von ihrer Ausrichtung abbilden, die dann von den Empfängerelementen präzise erkannt werden. Typische Anwendungen sind schnelle Zähl- und Erfassungsaufgaben, die Bahnkantensteuerung, das Erkennen von Defekten in schnell laufenden Filamenten von Textilfasern oder auch die Konturvermessung von Garnspulen auf Förderbändern.bt

Auf einen Blick

- Die Balluff GmbH mit Sitz in Neuhausen/Filder ist ein führender Anbieter von Produkten für die industrielle Automation.

- Das Portfolio des Familienunternehmens umfasst unter anderem elektronische und mechanische Sensoren, rotative und lineare Wegaufnehmer, Identifikationssysteme sowie Netzwerk- und Verbindungstechnik für die industrielle Kommunikation. Dazu kommen system- und kundenspezifische Lösungen.

Erschienen in Ausgabe: 03/2015