Der Konstrukteur 09/2023

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 02 03 02 Die kapazitiven Sensoren basieren auf dem Prinzip des idealen Plattenkondensators; das elektrische Feld befindet sich hier ausschließlich zwischen den beiden leitenden Objekten im aktiven Messbereich 03 In der Batterieproduktion ist die Dickenmessung der Batteriefolie von hoher Bedeutung; zwei gegenüberliegend angebrachte kapazitive Sensoren ermöglichen eine zweiseitige Dickenmessung 04 Speziell für Dickenmessungen mit kapazitiven Sensoren ist ein Montagebügel erhältlich; der Bügel ermöglicht noch präzisere Messergebnisse zum Beispiel in der Halbleiterindustrie und der Batterieproduktion 05 Das kapazitive Messprinzip eignet sich auch zur Kombination mit weiteren Messverfahren – der Combi-Sensor vereint einen kapazitiven mit einem induktiven Sensor auf Wirbelstrombasis Störungen des Messfeldes werden zuverlässig verhindert. Zudem können diese Sensoren bündig in leitende Materialien eingebaut werden, ohne Messfehler zu erzeugen. Die Vorteile der industrieoptimierten Sensoren zeigen sich unter anderem bei großen Elektromotoren. Der Rundlauf muss hier ständig überprüft werden. Die Motoren mit Durchmessern von über 10 m nehmen großen Schaden, wenn der Rotor den Stator berührt. Daher wird der sogenannte Läuferspalt, der Abstand zwischen Rotor und Stator, durch kapazitive Wegsensoren ständig überwacht. Die wechselnden magnetischen Felder haben dank des triaxialen Aufbaus und der Verwendung von nicht-magnetischen Materialien wie Titan oder Edelstahl keinen Einfluss auf das Messergebnis. Aufgrund des berührungslosen Messprinzips besteht auch keinerlei physische Einwirkung auf Sensor oder Messobjekt, wodurch sich Langzeitstabilität ergibt. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN gen Controller des Herstellers verwendet werden. Über die verschiedenen Schnittstellen wie Analog, Ethernet und EtherCAT wird eine Anbindung an moderne Maschinen und Anlagen ermöglicht. Einstellungen lassen sich über das benutzerfreundliche Webinterface vornehmen. Werden Sensoren in Bereichen eingesetzt, wo sie in hohem Maße Erschütterungen ausgesetzt sind, so bieten Gewindesensoren eine optimale Einbaumöglichkeit. Diese sind fest mit der jeweiligen Maschine verschraubt und verhindern ein Verrutschen des Sensors bei starker Vibration. TRIAXIALER AUFBAU SORGT FÜR HOHE PRÄZISION Im Gegensatz zu herkömmlichen kapazitiven Sensoren, sind die Sensoren des Herstellers nicht koaxial, sondern triaxial aufgebaut. Dies bedeutet, dass der Kondensator neben dem Gehäuse noch zusätzlich von einem gesondert gespeisten Schutzring zwischen Kondensator und Gehäuse umgeben ist, welcher ein elektrisches Feld erzeugt. Zwischen der Messelektrode und der Objektoberfläche entsteht dadurch ein homogenes Feld. Eine Ausbreitung auf andere leitfähige Objekte in der Nähe oder auf andere Bereiche des Targets wird durch das Schutzfeld um die Messelektrode unterbunden. Somit wird verhindert, dass andere Objekte die Messung beeinflussen. Dieser triaxiale Aufbau macht die Sensoren robuster und genauer. Die Linearität ist höher und ERFASSUNG DÜNNSTER SCHICHTEN Die Erfassung des Folienprofils bereits an der Folienblase liefert entscheidende Daten für die Extrusionsregelung. Um den Prozess möglichst effizient zu gestalten, wurde von Micro-Epsilon ein modulares Blasfolien-Messsystem konzipiert, das unmittelbar nach dem Kalibrierkorb eingesetzt wird. Die zur Profilerfassung verwendete Sensorik basiert auf dem kapazitiven Messprinzip und ermittelt das Folienprofil hochgenau und zuverlässig. Die eingesetzten Sensoren zeichnen sich durch hohe Genauigkeit und Signalqualität aus. Kapazitive Sensoren werden häufig für Anwendungen eingesetzt, bei denen höchste Präzision und Stabilität gefordert sind. Daher sind sie unter anderem in wichtigen Prozessschritten der Batterieproduktion und der Halbleiterindustrie im Einsatz. ZWEISEITIGE DICKENMESSUNG ELEKTRISCH LEITFÄHIGER WERKSTOFFE In der Batterieproduktion ist die Dickenmessung der Batteriefolie von hoher Bedeutung. Zwei gegenüberliegend angebrachte kapazitive Sensoren ermöglichen eine zweiseitige Dickenmessung. Mit dieser Methode lassen sich zum Beispiel Banddicken bis in den μm-Bereich messen. Jeder der beiden kapazitiven Wegsensoren liefert ein lineares Abstandssignal, das der Controller als Dickenmesswert verrechnet. Der Messfleck der Sensoren 30 DER KONSTRUKTEUR 2023/09 www.derkonstrukteur.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK XXX 04 05 ultrawendig 360° ist größer als bei optischen Messverfahren, wodurch Strukturen und Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche gemittelt werden. Durch Verwendung der CapaNCDT Mehrkanal-Controller können auch mehrere Sensorpaare mit nur einem Controller verarbeitet werden. Speziell für Dickenmessungen mit kapazitiven Sensoren ist ein Montagebügel erhältlich. Der Bügel ermöglicht noch präzisere Messergebnisse und findet in der Halbleiterindustrie zur hochauflösenden Dickenmessung von Wafern und in der Batterie-Industrie zur zweiseitigen Dickenmessung von Batterie- sowie KAPAZITIVE SENSOREN SIND PERFEKT FÜR ANWENDUNGEN, BEI DENEN HÖCHSTE PRÄZISION UND STABILITÄT GEFORDERT SIND Separatorfolien Verwendung. Die Sensoren liegen hier genau auf einer Achse und sind somit deckungsgleich angeordnet. Bis zu sechs Sensoren lassen sich an einem Montagebügel anbringen. Da je zwei Sensoren eine Messstelle abbilden, können bis zu drei gleichzeitige Messungen an unterschiedlichen Stellen erfolgen. Der Montagebügel ist sowohl vakuumtauglich als auch temperaturstabil bei Temperaturen bis 100 °C. MIT WEITEREN MESSVERFAHREN KOMBINIERBAR Das kapazitive Messprinzip eignet sich auch zur Kombination mit weiteren Messverfahren. Auf dieser Basis hat Micro-Epsilon den Combi-Sensor entwickelt, der einen kapazitiven mit einem induktiven Sensor auf Wirbelstrombasis vereint. In der Batterieproduktion misst er auf nichtleitende Bandmaterialien wie Beschichtungen. Die im Sensorgehäuse integrierten Sensoren messen jeweils von der gleichen Seite den Abstand zur Aluminiumwalze. Der kapazitive Sensor ermittelt anhand der Dielektrizitätskonstante des nicht leitenden Materials den Abstand zur Bandoberseite. Der Wirbelstromsensor ermittelt den Referenzabstand zur Führungswalze. Neben der hohen Genauigkeit ist die hohe Temperaturstabilität ein entscheidender Vorteil. Dadurch kann die Dickenmessung beispielsweise auch in Trockenbeschichtungsprozessen durchgeführt werden. Besuchen Sie uns auf der SPS 2023 in Nürnberg. Halle 7A, Stand 7A-546 cube Neuer, ultrawendiger Ultraschallsensor: in 5 Abstrahlrichtungen montierbar dank drehbarem Sensorkopf und QuickLock-Montagehalterung! › 3 Tastweiten: von 65 mm bis 5 m › Komfortable QuickLock- Montagehalterung › IO-Link-Schnittstelle › Ausgangsstufen: › 1 Push-Pull-Schaltausgang › 1 Analogausgang + 2 Push-Pull- Schaltausgänge (umschaltbar) Bilder: Micro-Epsilon www.micro-epsilon.de microsonic.de/cube