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Industrielle Automation 3/2017

Industrielle Automation 3/2017

Sebastian Pesch ist

Sebastian Pesch ist Produktmanager im Geschäftsbereich Fabrikautomation bei der Pepperl+Fuchs GmbH in Mannheim Das Beste aus zwei Welten Subminiatur-Sensoren mit Dura Beam-Technologie: Synergie von LED und Laser Beim Zählen von Kleinteilen und der Detektion dicht gestapelter, eng gepackter oder flacher Objekte stoßen die meisten Sensoren an ihre Grenzen. Eine neue Generation Laser-Subminiatursensoren wird diesen Anforderungen gerecht. Gleichzeitig sind sie für einen erhöhten Temperaturbereich einsetzbar und zählen weltweit zu den kleinsten Lasersensoren ihrer Art. Das Konzept der optoelektronischen Subminiatur-Serien R2x und R3x von Pepperl+Fuchs überzeugt bereits in ihren Sensorvarianten mit LED durch besondere Leistungsdaten beispielsweise in Form von Arbeitsabständen, Funktionsreserven und Fremdlichtsicherheit. Die Versionen mit der sogenannten Dura Beam-Lasertechnologie bietet nochmal ein zusätzliches Plus an Performance. Sie vereint nicht nur das Beste aus zwei Welten, sondern bietet den Anwendern auch Vorteile, mit denen weder LED- noch Lasersensoren alleine aufwarten können. Während Sensoren mit LED-Sendern mit ihrer hohen Lebensdauer und ihrer Einsatzfähigkeit im erweiterten bzw. erhöhten Temperaturbereich punkten, liegen die Stärken bislang üblicher Laserdioden u. a. in ihren großen Arbeitsabständen und Funktionsreserven sowie der scharf konturierten, kleinen Lichtfleckabbildung auf dem Objekt – wodurch z. B. das optische Detektieren und Zählen von Kleinteilen überhaupt erst möglich wird. Dura Beam geht einen Weg, der all diese Vorteile vereint. Die Technologie basiert auf einem speziellen, nu r wenige Mikrometer großer Halbleiterlaser, der nur einen relativ niedrigen Treiberstrom benötigt und eine augensichere Lichtemission von hoher Strahlqualität erzeugt. Entscheidend dabei ist die gegenüber herkömmlichen Kantenemittern höhere Lebensdauer und der erweitere Betriebstemperaturbereich. Hinzu kommt ein deutlich geringerer Stromverbrauch, wodurch die Serien R2x und R3x mit Dura Beam auch eine neue Energieeffizienz-Klasse bei dieser Art von Sensoren begründen. Präzise Detektion filigraner Objekte Aus detektionstechnischer Sicht ist das Profil des Laserstrahls eine weitere, synergetische Besonderheit dieser Technologie. Optoelektronische Sensoren mit üblichen Laserdioden emittieren einen ovalen Lichtfleck, der trotz der Bündelung des Lichtes im Laserstrahl abhängig vom Arbeitsabstand zum Objekt sehr groß werden kann. In einem solchen Fall gilt es, ein besonderes Augenmerk auf die Ausrichtung des Sensors zu legen, um eine zuverlässige Detektion zu erreichen und Fehlschaltungen zu vermeiden. Der Einsatz von Dura Beam-Lasersensoren kennt solche Beeinträchtigungen nicht. Die Technologie gesteht sowohl dem Konstrukteur als auch dem Monteur oder Instandhalter mehr Freiheitsgrade bei der Sensorintegration zu – denn unabhängig von der Ausrichtung bildet der Dura Beam-Laserstrahl auf dem Objekt immer einen gut sichtbaren, scharf konturierten und kreisrunden Lichtfleck ab. Daher sind die Lasersensoren R2x und R3x bestens für die sehr präzise Detektion filigraner Objekte geeignet, z. B. die Pindetektion und SMT-Komponentenerkennung bei der Leiterplattenbestückung. Hierbei werden kleinste Komponenten verbaut, die in automatisierten Produktionsprozessen einzeln zu detektieren sind. Während ein großer LED-Lichtfleck die Bauteile nur erkennt, wenn sie in einem bestimmten Mindestabstand zueinander gepackt werden, können beim Dura Beam-Laser diese Abstände deutlich verringert werden. Parallel dazu unterstützt die schnelle Ansprechzeit der Sensoren die Optimierung der Packungsdichte auf der Leiterplatten. Weitere typische Aufgabenstellungen sind die Kantendetektion von Magazin-gestapelten Leiterplatten und beim Entladen von Wafer-Carriern, die Vorderkantenerkennung von Papieren und Pappen in den unterschiedlichsten Prozessen, das Zählen von Kleinteilen in der Montage- und Handhabungstechnik sowie das Detektieren von Behältern mit besonders engen Förderabständen zueinander. Vier Bauformen mit drei Funktionsprinzipien Die Serien R2 und R3 im kubischen Miniaturgehäuse sowie die flachen Varianten der Serien R2F und R3F stehen jeweils in den Ausprägungen Einweg-Lichtschranke, Reflexionslichtschranke und Reflexionslichttaster mit Hintergrundausblendung zur Verfügung. Jedes Funktionsprinzip bietet dabei besondere Vorteile. So eröffnen die Einweg-Lichtschranken die Möglichkeit, die Schaltschwelle per Teach- 72 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2017

in an die jeweilige Erfassungssituation anzupassen. Dies optimiert die Detektionssicherheit und die Schaltpunktgenauigkeit, da es das Schalten auf umstrahlte Objekte verhindert. Bei beengtem Einbau mehrerer Einweg- Lichtschranken kann die Schaltschwellenanpassung dazu genutzt werden, eine gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden. Schließlich ermöglicht es dieses Merkmal auch, das Detektionsverhalten an schwierige Objekte wie Kleinteile, semitransparente Objekte oder Objektvorderkanten anzupassen. Bei den miniaturisierten Reflexions- Lichtschranken der Serien R2x und R3x verhindert ein Polarisationsfilter einen störenden Fremdlichteinfall auf das Empfangselement. Dadurch gewährleisten sie hohe Detektionssicherheit auch bei Spiegelungen von Folien oder Leiterplattenoberflächen, Glanzeffekten von Verpackungen oder sonstigen Fremdlichteinflüssen – die Verfügbarkeit von Verarbeitungs- oder Verpackungsprozessen wird nicht beeinträchtigt. Die Reflexions-Lichttastern überzeugen durch eine hochpräzise und farbunabhängige Hintergrundausblendung.Dadurch können selbst im Nahbereich der Sensoren Flächen hinter dem Objekt zuverlässig unterdrückt und so falsche Schalt- oder Zählsignale vermieden werden. Auf diese Weise ist es möglich, auch besonders flache Verpackungen auf einem Transportband sicher von der Bandoberfläche unterscheiden. Bei jedem Funktionsprinzip können die Anwender sich – wie bereits thematisiert – zwischen LED und Dura Beam-Laser als Sendelichtquelle entscheiden. Ebenfalls Wahlfreiheit herrscht bei der Anschlusstechnik: neben M3 stehen nochmal kleinere Sensoren mit M2-Montagemöglichkeit zur Verfügung. Hilfreich bei der Integration ist der Die optoelektronischen Sensoren sind jeweils als Einweg-Lichtschranke, Reflexionslichtschranke und Reflexionslichttaster mit Hintergrundausblendung verfügbar 45°-Kabelabgang der Sensoren. Dadurch kann das Kabel – unabhängig von der Ausrichtung des Sensors – immer passend zur Maschinenkonstruktion abgeführt werden. Flexibilität für wirtschaftliches Maschinen-Engineering Die Subminiatursensoren der Serien R2x und R3x sind als Lösungen für beengte Einbauverhältnisse an oder in Maschinen konzipiert. Interessant ist dies für Maschinenbauer und Integratoren in der Halbleiter, der Solar- und Elektronikindustrie oder auch der Verpackungs-, Materialfluss- oder Handhabungstechnik, denn insbesondere hier werden die Maschinen immer kompakter und leistungsdichter. Einen weiteren Vorteil bieten sie durch ein einheitliches Produktdesign: Abmessungen oder das Montage- und Anschlusskonzept sind innerhalb einer Serie identisch. Dadurch können die unterschiedlichen Sensorausführungen bei Bedarf mit einheitlichem Zubehör ohne weitere Anpassung flexibel in identische Befestigungssituationen integriert werden. Mit der Kombinatorik aus vier Bauformen, drei Funktionsprinzipien und zwei Technologien bieten die Subminiatur-Serien R2x und R3x also optimale Möglichkeiten für unzählige Applikationen. Fotos: Aufmacher Fotolia/INDUSTRIELLE AUTOMATION, sonstiges Pepperl+Fuchs www.pepperl-fuchs.com Vorteile auf einen Blick: n DuraBeam-Technologie: die Synergie aus LED und Laser n R2F-L und R3F-L zählen weltweit zu den flachsten Lasersensoren ihrer Art n augensicherer Betrieb dank Laserklasse 1 n besonderes Strahlprofil mit kreisrundem Lichtfleck ermöglicht sichere Detektion kleiner, flacher oder eng positionierter Objekte n robust – auch im erhöhten Einsatztemperaturbereich bis 60 °C

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