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Der Konstrukteur 11-12/2021

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Der Konstrukteur 11-12/2021

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK OPTISCHE INLINE- DICKENMESSUNG IN PRÄZISION Die Dickenmessung von Bahnwaren gewinnt in modernen Produktionsanlagen immer mehr Bedeutung. Zunehmende Qualitätsanforderungen, schnellere Fertigungsverfahren und engere Toleranzen erfordern daher messtechnische Lösungen für die Inline- Dickenprüfung. Für diese Art Messaufgaben sind optische Sensoren von Micro-Epsilon prädestiniert. Lasersensoren, Laserscanner und konfokal-chromatische Sensoren erfassen die Dicke mikrometergenau, ohne Einfluss auf das Messobjekt zu nehmen. Neben Sensoren sind auch schlüsselfertige Messsysteme der Reihe thicknessGauge inkl. Analyse- und Steuerungssoftware verfügbar. Dipl.-Inform. Univ. Achim Sonntag, Leiter Anlagen/Systeme, Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Der Sensorspezialist Micro-Epsilon bietet ein leistungsfähiges Sensorportfolio mit einer Vielzahl an physikalischen Messverfahren. Neben den Sensoren bietet das Unternehmen auch schlüsselfertige Messsysteme wie das neue thicknessGauge, das in C- und O-Rahmenbauform erhältlich ist. Das kompakte System ist stabil, leistungsstark und liefert mikrometergenaue Werte für eine 100-Prozent-Inline-Prüfung der Materialdicke. Ausgestattet ist das System mit einer integrierten Lineareinheit mit elektromagnetischem Antrieb, Motorsteuerung und automatischer Kalibriervorrichtung sowie einem Multi-Touch-PC mit vorinstallierter Software. Das Dickenmesssystem arbeitet, je nach Anforderung der Messaufgabe, mit Lasersensoren, Laserscannern oder konfokal-chromatischen Sensoren, wodurch es auf eine große Bandbreite an unterschiedlichen Oberflächen und Materialien angewendet werden kann. Eingesetzt wird das Komplettsystem daher in vielen Branchen wie der Metallindustrie bei Bändern und Platten, in der Batterieproduktion auf beschichteten wie unbeschichteten Folien und der Werkstofftechnik auf Plastikfolien und -platten, Stoffen, Holz oder Keramik. MERKMALE OPTISCHER SENSOREN ZUR DICKENMESSUNG Bei der geometrischen Dickenmessung werden zwei optische Sensoren am C- oder O-Rahmen angebracht. Diese messen jeweils von oben und unten auf das Ziel. Ein nur wenige Sekunden dauernder Kalibriervorgang ermittelt den Abstand der beiden Sensoren zueinander. Per Differenzverfahren lässt sich nun aus dem kalibrierten Arbeitsbereich abzüglich beider Sensorsignale der Dickenwert direkt im Inline-Prozess exakt bestimmen. Die optischen Sensoren messen berührungslos und bieten eine hohe Lebensdauer. Verglichen mit taktilen Messgeräten reagieren optische Sensoren direkt und damit deutlich schneller auf wechselnde Dicken. Im Vergleich zu radiometrischen Methoden sind die Messungen um ein Vielfaches präziser, da eine höhere Ortsauflösung erreicht wird und keine materialabhängige Kalibrierung geschehen muss. Aufgrund der verwendeten Laserklassen müssen zudem keine Strahlenschutzbeauftragten eingesetzt werden. Die Messsysteme thicknessGauge sind temperaturkompensiert, wodurch sie sich auch bei schwankenden Umgebungstemperaturen nutzen lassen. C- UND O-RAHMENBAUFORM Die thicknessGauge-Systeme sind in C- und O-Rahmenbauform verfügbar. Beim C-Rahmen werden die Sensoren am oberen und unteren Ausleger festmontiert. Der Rahmen wird über die Lineareinheit bewegt, um die Messposition zu erreichen. C- Rahmen eignen sich vor allem bei Anwendungen an schmalen Bändern, da bei wachsender Materialbreite die Schwingungsanfälligkeit des oberen Gurtes zunimmt. Ein C-Rahmen lässt sich beim Einfädeln oder in Gefahrensituationen komplett aus der Linie entfernen. Der O-Rahmen ist rund um das Messobjekt geschlossen, das Objekt muss also durch den Rahmen gelegt werden. Aufgrund seiner Form ist der O-Rahmen stabiler als der C-Rahmen. Somit können die Ausleger länger sein und breitere Ziele gemessen werden. Zudem benötigt der O-Rahmen keinen Platz neben der Produktionslinie und lässt sich damit platzsparender in die Linie integrieren. 56 DER KONSTRUKTEUR 2021/11-12 www.derkonstrukteur.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK UNTERSCHIEDLICHE MESSPRINZIPIEN FÜR FLEXIBLE ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN Neben der Standardausführung sind die thicknessGauge-Systeme auch als adaptierte Modelle z. B. für den OEM-Bereich verfügbar. Anpassungen sind bezüglich der Messbreite, des Messbereichs, des Arbeitsbereichs, des Verfahrwegs sowie der Schnittstellen wie Encoder, Digital I/O oder Feldbus möglich. Je nach Nutzung der Lineareinheit lassen sich verschiedene Messmodi nutzen: die traversierende Messung über die komplette Produktbreite bis zu 400 mm, die Festspurmessung in der Bandmitte, der Center-Line, bis zu einer Breite von 800 mm sowie die Festspurmessung am Rand, die unabhängig von der Bandbreite ist. Erhältlich ist das thicknessGauge-System in verschiedenen Ausführungen basierend auf unterschiedlichen Sensortechnologien. Die Einsatzbereiche finden sich in der Dickenüberwachung nach dem Walzen, Kalandrieren, Extrudieren, Pressen, Schleifen, die Erkennung von Doppellagen sowie zur Qualitätskontrolle und -dokumentation. Aufgrund des berührungslosen Messprinzips der optischen Sensoren können beliebige Werkstoffe und Verbundwerkstoffe sowie berührungsempfindliche, raue, weiche, klebrige oder glühende Oberflächen gemessen werden. Die thicknessGauge-C.L-Systeme sind mit Laser-Triangulationssensoren ausgestattet und bieten eine hohe Messrate und Präzision. Ihren Einsatz finden die Systeme zur Dickenmessung von Holz, Kunststoff und Metall mit einer Genauigkeit von ± 4 bis ± 20 µm und einer Messrate von bis zu 4 kHz. Die thicknessGauge-C.C-Systeme sind mit konfokal-chromatischen Sensoren ausgestattet. Diese arbeiten mit einer Messrate von bis zu 5 kHz und einer Genauigkeit von ± 0,25 µm. Spiegelnde und glänzende Messobjekte sowie transparente und semitransparente Folien stellen die Objekte vor keine Probleme. Einsatzbereiche finden sich in der Prozesskontrolle beim Kal- 01 Die thicknessGauge- Systeme verfügen über ein multitouchfähiges Softwarepaket zur Analyse, Darstellung und Archivierung der überwachten Produktionsdaten. Die Software ermöglicht zudem unterschiedliche Messmodi www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2021/11-12 57

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