Vielzweckwerkzeug

Sensorik

Gabelsensoren – Die Detektion von Objekten, ihrer Position oder ihres Materials zählt zu den häufigsten Aufgaben in der Automatisierungstechnik. Gabelsensoren ermöglichen hier unterschiedlichste Anwendungen. Ihre kompakte Bauform vereinfacht die Montage.

13. November 2012

Eine der vielseitigsten Sensor-Bauformen sind Gabelsensoren, bei denen sich Sender und Empfänger fest gegenüberliegend in einem Gehäuse befinden. Dies vereinfacht die mechanische Montage und den elektrischen Anschluss, beschleunigt die Inbetriebnahme und gewährleistet im Betrieb eine besonders hohe Detektionsgenauigkeit und Prozesssicherheit. Mit Gabelsensoren lassen sich die unterschiedlichsten Messverfahren umsetzen, von der LED-Lichtschranke bis zum Ultraschall-Sensor.

Entscheidend für die Wahl des optimalen Gabelsensors für eine bestimmte Anwendung sind dabei zum einen die zu erkennenden Objekte und zum anderen die Randbedingungen im Einsatz. Beispielsweise detektieren optische Gabelsensoren, die mit einer Infrarot- oder Rotlicht-LED oder mit einem Laser-Sender arbeiten können, die Objekte durch die Unterbrechung des Lichtstrahls und können dabei selbst geringe Unterschiede der Lichtintensität, wie etwa ein helles Etikett auf einem ebenfalls hellen Trägermaterial, sehr präzise erkennen. Weil der Abstand zwischen Sender und Empfänger bei Gabelsensoren für die Etikettenerkennung sehr gering ist, bieten optische Gabelsensoren im Betrieb eine hohe Robustheit gegen den Einfluss von Fremdlicht.

In Applikationen, in denen nicht die Lichtdurchlässigkeit, sondern die Materialeigenschaften den Unterschied ausmachen, sind dagegen Ultraschall-Gabelsensoren die ideale Wahl. Diese Sensoren können über die Dämpfung des Ultraschall-Signals dicke von dünnen Materialien unterscheiden – was bespielsweise zur Erkennung von Doppelbögen und Doppellagen in der Druckindustrie oder zum Erfassen von Klebestellen genutzt wird. Zudem sind Ultraschall-Gabelsensoren in der Lage, transparente Materialien unabhängig von einer Bedruckung oder einer Farbgebung zu detektieren. Ein weiteres Kriterium neben der Wahl des geeigneten Detektionsprinzips sind die geometrischen Rahmenbedingungen im jeweiligen Einsatzgebiet. Im Mittelpunkt stehen hier Fragen nach der Größe der zu detektierenden Teile, nach der Breite einer Etikettenbahn oder Zuführschiene sowie die Klärung der Einbauvoraussetzungen.

Große Vielfalt

Der Sensorikspezialist Sick mit Sitz im südbadischen Waldkirch beantwortet diese Fragen mit einer großen Vielfalt an Gabelsensoren im stabilen Aluminium- oder Kunststoffgehäuse mit unterschiedlichen Funktionsweisen, Gabelweiten und Gabeltiefen, die es ermöglicht, den jeweiligen Sensor hinsichtlich seiner Bauform optimal auszuwählen. Eine Neuheit im umfangreichen Portfolio des Unternehmens sind die Ultraschall-Gabelsensoren der Baureihe UFnext, die zum Erkennen von transparenten, lichtundurchlässigen oder bedruckten Etiketten eingesetzt werden. Dabei haben selbst metallisierte oder glänzende Oberflächen keinen Einfluss auf die Detektionsleistung des Sensors. Die Detektionsrate von 250 Mikrosekunden erlaubt den Einsatz in High-Speed-Applikationen, wie sie in zahlreichen Verpackungs- und Kennzeichnungsprozessen anzutreffen sind.

Die Ultraschall-Technologie verhindert nicht nur Fehlschaltungen durch Fremdlichteinflüsse, sondern ist zudem sehr stabil gegen Temperaturänderungen im Einsatzumfeld. Außerdem erlaubt die kompakte Bauform des UFnext in jeder Applikation eine platzsparende Montage.

Die Gabelweite von lediglich drei Millimeter gewährleistet eine präzise und störungssichere Erkennung der Etiketten aus nächster Nähe. Bei einem Formatwechsel lässt sich die Schaltschwelle im laufenden Prozess über eine Steuerleitung schnell und zuverlässig einstellen. Da der Schaltausgang währenddessen aktiv bleibt, geht dabei kein Label verloren.

Eine Universallösung für die Teile- und Bahnenerfassung an Zuführschienen und Transportbändern, Montage- und Bearbeitungsautomaten oder für die Erfassung von Etiketten auf Endlosrollen sind die optischen Gabelsensoren der Produktfamilie WFnext auf Basis einer Infrarot-LED. Die Sensoren sind unempfindlich gegen Fremdlicht und mit zahlreichen Gabelweiten zwischen zwei und 120 Millimeter sowie mit drei Gabeltiefen zwischen 42 und 95 Millimeter verfügbar. Integrierte Plus/Minus-Tasten ermöglichen eine manuelle Parametrierung in wenigen Sekunden mit hoher Präzision, auch bei der Version mit Zweipunkt-Teach-in, die zum Beispiel bei Etikettenspendern zum Einlernen von Etikett und Trägermaterial eingesetzt wird. Bei Bedarf lässt sich ist die Schaltschwelle zudem über die Bedientasten nachträglich korrigieren. Die kurze Ansprechzeit von maximal 100 Mikrosekunden sowie die hohe Auflösung sichern eine zuverlässige Erkennung selbst bei sehr hohen Geschwindigkeiten und geringen Kontrasten. Die große Auswahl unterschiedlicher Gabelausführungen sowie die praxisgerechte Anordnung der Befestigungsbohrungen eröffnen eine Vielzahl von Montageoptionen.

Höchste Auflösung dank Laserlicht

Den Vorteil des fein gebündelten Laserlichts, das auf einem Objekt nur einen minimalen Lichtfleck erzeugt, nutzt der Gabelsensor WFL, mit dem sich Teile erkennen lassen, die nur 0,05 Millimeter groß sind. Die Laserlichtquelle entspricht Klasse 1 und kann deshalb ohne weitere Sicherheitsmaßnahmen eingesetzt werden. Mehr als 20 Bauformen mit verschiedenen Gabelweiten und -tiefen ermöglichen die unterschiedlichsten Anwendungen. Die kurze Ansprechzeit von unter 100 Mikrosekunden gewährleistet die sichere Detektion von filigranen Objekten auch bei flinken Prozessen.

Eine kostengünstige Plug-and-play-Lösung für eine Vielzahl von Detektionsaufgaben sind die Gabelsensoren der Produktfamilie WFM. Die feste Einstellung ab Werk sowie die einfache Ausrichtung zum Objekt mit Hilfe des sichtbaren Rotlichts vereinfachen die Inbetriebnahme. Insgesamt fünf verschiedene Bauformen des Aluminiumgehäuses in Schutzart IP67 mit Gabelweiten bis 180 Millimeter und Gabeltiefen bis 120 Millimeter und einer rundum sichtbaren Empfangsanzeige erlauben den Einsatz in zahlreichen Applikationen.

Höchstleistungen insbesondere bei der Erkennung von nichttransparenten Etiketten auf unterschiedlichen Trägermaterialien ermöglichen die optischen Gabelsensoren der Serie WFS, die selbst geringe Signalunterschiede zwischen Etikett und Trägermaterial sicher erfassen und damit zum Beispiel auch Doppellagen erkennen. Die Positionierung des schlanken Sensors direkt an der Spendekante einer Etikettenzuführung sowie die Ansprechzeit von nur 50 Mikrosekunden gewährleisten höchste Prozessgenauigkeit. Zudem ermöglicht die schlanke Gabelform prozess- und platzoptimale Montagelösungen.

Auf einen Blick

-Das breite Produktportfolio an Gabelsensoren der Sick AG aus Waldkirch ermöglicht eine Vielzahl von Einsatzgebieten.

-Die Bauform mit einander fest gegenüberliegendem Sender und Empfänger im selben Gehäuse vereinfacht die Montage und gewährleistet im Betrieb eine besonders hohe Detektionsgenauigkeit und Prozesssicherheit.

-Je nach Einsatzgebiet arbeiten die Sensoren als optische Sensoren mit sichtbarem, infrarotem oder Laserlicht oder als Ultraschallsensoren.

Erschienen in Ausgabe: 08/2012