Ultraschall-System detektiert auch dicke doppelte Kunststoff-, Metall- oder Holzplatten

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Wo flächige Materialien automatisch verarbeitet, geprüft oder verpackt werden, ist eine der Ursachen für Maschinenstillstand der unerwünschte Einzug von Doppelmaterialien oder -bögen. Da Bearbeitungswerkzeuge in der Regel nicht für doppelte Materialstärken ausgelegt sind, besteht akute Gefahr der Beschädigung oder Zerstörung derselben. Das Durchschallverfahren mit Ultraschall ist eine effiziente Möglichkeit der Doppelbogenkontrolle und wurde jetzt auch auf große Materialstärken optimiert.

Die Verarbeitung flächiger Materialien ist überall in der Industrie an der Tagesordnung: Große Bögen und Platten aus Kunststoff, Metall, Glas, Keramik und Holz werden vor der Verarbeitung mehr oder weniger lange Zeit stapelförmig gelagert. Insbesondere für die unten befindlichen Exemplare baut sich eine erhebliche Druckbelastung auf. Einzelne Bogen können dadurch so fest aneinandergepresst werden, dass sie sich bei der automatischen Entnahme mit einem Roboter- oder Sauggreifarm eines Feeders nicht mehr durch ihr Eigengewicht voneinander lösen. Dasselbe trifft zu auf Materialien, die auf Paletten angeliefert werden.

Um eine sichere Weiterverarbeitung zu gewährleisten, ist nach dem Entnehmen der Bogen eine zuverlässige Doppelbogenkontrolle unverzichtbar. Wird dies vernachlässigt, kann es zu Werkzeugschäden mit Maschinenstillstand kommen, wenn einer Verarbeitungsmaschine zwei Bogen zugeführt werden. Produktionsausfall, Instandsetzung und Beschaffung von Ersatzwerkzeugen kommen den Betreiber insgesamt sehr teuer zu stehen.
Berührungslose Detektion von Doppelbögen
Das Prinzip des Durchschallverfahrens auf der Basis von Ultraschall eröffnet eine rationelle und berührungslose Möglichkeit der Detektion von Doppelbogen. Der Sensorspezialist Pepperl+ Fuchs hat das bisher bei dünneren Materialien wie Papier, Pappe, Folien und Etiketten angewandte Verfahren jetzt zur Kontrolle starker Materialien weiterentwickelt. Als Grundlage dafür dienten unter anderem die mit Druckmaschinen und großen Industriekopierern gewonnenen Erfahrungen, in denen Doppelbogenkontrollen von Pepperl+Fuchs erfolgreich im Einsatz sind. Einer der Vorteile von Ultraschallsensoren ist die Unempfindlichkeit gegenüber Staub und Schmutz, das heißt sie sind für typische Industrieumgebungen bestens geeignet.
Unterschiedliche Dämpfungen
Bei der Doppelbogenkontrolle kommt das Einweg-Schranken-Prinzip mit separatem Sender und Empfänger zum Einsatz. Dabei wertet das System die unterschiedlichen Dämpfungen von einem oder zwei Materialbögen aus, die sich durch die Brechung des vom Sender abgestrahlten Schalls an den Materialübergängen ergeben. Während ein Teil der Schallenergie weitergeleitet wird, reflektiert sich an den Grenzschichten der verbleibende Schallanteil. Bei einem Doppeleinzug treten insgesamt vier Grenzschichten auf, da zwischen den beiden Bogen in der Regel ein minimaler Luftspalt vorhanden ist. Die empfängerseitige Dämpfung des Signals ist nach dem Durchlaufen dieser Wegstrecke so groß, dass die Auswerteeinheit eine sichere Unterscheidung zwischen einem und zwei oder mehreren Bogen treffen kann.
Ultraschall-System für hohe Materialstärken
Bei Systemen für stärkere Materialien kommt es darauf an, die richtige Mischung aus emittierter Schallenergie und verwendeter Ultraschallfrequenz mit einem geeigneten Auswertealgorithmus zu kombinieren. Die in 30-mm-Gewindehülsen untergebrachte Doppelbogenkontrolle vom Typ UDC-30GM-085 liefert senderseitig genügend akustische Schallenergie zur Anregung entsprechend starker Materialien. Das System eignet sich für die Doppelbogenkontrolle an Kunststoff- und Glasplatten, Blechen, Aluminium, Plexiglas sowie Verpackungsmaterial wie Folien, CD-Hüllen oder -Rohlingen. Auch Platten aus Keramik und Holz sind verarbeitbar, sofern sie nicht porös beschaffen sind.
Bei der Auswahl der Werkstoffe ist lediglich darauf zu achten, dass zwischen den Bogen ein minimaler Luftspalt vorhanden sein muss. Das kann beispielsweise bei Metallplatten etwas kritisch werden, wenn sie aus Gründen des Korrosionsschutzes zu stark eingeölt sind. Formteile für den Rohbau in der Automobilherstellung dagegen stellen kein Problem dar. Auch Farbe und Oberflächenbeschaffenheit der Werkstoffe, zum Beispiel spiegelnde Oberflächen, spielen keine Rolle. Außerdem liefert die Ultraschall-Lösung in speziellen Fällen zuverlässigere Ergebnisse als das bei Metallen häufig verwendete Wirbelstromverfahren. Hängt beispielsweise das untere Blech an der Abtaststelle etwas durch, reicht die Dämpfung des Metalls für das induktive System nicht aus, um einen von zwei Bogen zu unterscheiden.
Drei unabhängige Ausgänge
Die Ultraschall-Doppelbogenkontrolle ist mit drei unabhängigen Ausgängen ausgestattet, die die Detektionsergebnisse „kein Materialbogen“, „ein Materialbogen“ sowie „mehrere Mate- rialbogen“ jeweils separat signalisieren. Interessant und installationsfreundlich ist die einfache Inbetriebnahme des Systems ohne Einlernvorgang.
Auch für noch dickere Materialien, bei denen das Ultraschall-Prinzip nicht mehr funktioniert, hält Pepperl+Fuchs eine passende Lösung parat. Eine optische Doppelbogenkontrolle vergleicht die über ein CCD-kamerabasiertes Lasermessverfahren erfassten Materialkanten mit zuvor eingelernten Referenzwerten und stellt das Ergebnis am Ausgang zur Weiterverarbeitung bereit.
Insvestitionsschutz und Einsatzmöglichkeiten
Beim Thema Investitionsschutz trifft auf große Industriemaschinen in Produktion und Verarbeitung das gleiche zu, was man von der Papierverarbeitung her bereits kennt: Die Zerstörung und Beschädigung von Maschinenteilen und Werkzeugen ist sicher auszuschließen. Die beschriebenen Lösungen verhindern eine Zuführung von zwei und mehr Werkstoffbogen oder Platten in teure Anlagen und schützen vor Beschädigung und Produktionsausfall. Einsatzmöglichkeiten finden sich in allen Industriezweigen vom Maschinenbau und der metall- und kunststoffverarbeitenden Industrie über die Holz- und Möbelbranche bis zu den Bereichen Verpackung, Glas- und Keramikverarbeitung.
Doppelbogenkontrolle KEM 481
Pepperl+Fuchs-Portfolio allg. KEM 482
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