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Der MultiLine-Sensor kann Fehlschaltungen durch eine zweifache Detektion vermeiden
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Multitalente für mehr Effizienz

Text: Claudia Hokenmaier und Tobias Güttler, Sick
Um besondere Applikationen ohne besonderen Aufwand zu lösen, überschreitet Sick bestehende Grenzen. Mit der Produktgruppe der MultiTask-Lichtschranken beschreitet das Unternehmen den direkten Weg und geht herausfordernde Aufgabenstellungen bei der Detektion gemeinsam mit seinen Leitkunden an – schnell, zuverlässig, praxisgerecht und wirtschaftlich effizient.

Ziel der MultiTask-Lichtschranken ist die zuverlässige Detektion auch bei schwierigen Objekteigenschaften und Umgebungen – ohne komplexe oder komplizierte Maßnahmen. Deshalb löst eine eigene Entwicklungsgruppe bei Sick herausfordernde kundenspezifische Anforderungen: zum Beispiel Zählen im lückenlosen Objektstrom, die Detektion folienverpackter Gebinde oder die Erkennung transparenter Objekte ohne Reflektor. Die so entstehenden Sensoren ermöglichen oftmals einer ganzen Branche neue Lösungen.

Vorderkanten erkennen

In Verpackungsmaschinen ist die Erfassung von kleinen, flachen, transparenten oder heterogenen Objekten, die an beliebiger Stelle auf einem Transportband gefördert werden, besonders schwierig. Zur Erkennung der Vorderkante als zuverlässigem Objektmerkmal reicht eine klassische Lichtschranke aufgrund ihres punktuellen Strahlengangs oft nicht aus. Nicht so bei der MultiTask-Lösung Reflex Array: Sie löst die Aufgabenstellung platzsparend, integrationsfreundlich und durch ein Lichtband, mit dem der dejustagesichere Sensor von der Seite Objektvorderkanten unterschiedlicher Höhe lagetolerant detektieren kann. Setzt im Betrieb eine Verschmutzung der Optik ein, führt der Reflex Array seine Schaltschwelle sogar selbstständig nach.

Fehlschaltungen vermeiden

Bei sehr flachen Objekten oder Teilen mit Aussparungen besteht die Gefahr, dass die Reflektion zum Sensor nicht zustande kommt. In Folge schaltet der Sensor aus, obwohl das Objekt noch anwesend ist. Daraus resultierende Fehlschaltungen gehören mit dem MultiLine-Sensor der Vergangenheit an. Kommt ein Gegenstand in den Tastbereich des Sensors, schaltet er ein, wenn beide Linien das Objekt detektiert haben. Das Signal steht jetzt so lange an, bis beide Lichtlinien kein Objekt mehr melden. Geht zwischenzeitlich eine der beiden Lichtlinien verloren, hält die andere Lichtlinie das Sensorsignal aufrecht. Dadurch bleiben kritische, strukturierte Objekte jederzeit für den Sensor und die Maschinensteuerung sichtbar – Fehlschaltungen werden zuverlässig eliminiert.

Duales Empfangssystem

Sixpacks in PET-Folie mit optoelektronischen Sensoren sicher zu erkennen, ist aufgrund der ungünstigen Oberfläche der Gebinde eine echte Herausforderung, aber dennoch unerlässlich. Mit einem speziellen Lösungsansatz bietet der Sensor MultiPac in diesen Anwendungen eine hohe Zuverlässigkeit. Zwei unabhängige Empfängersysteme seitlich der Sende-LED können kurzzeitige Ablenkungen durch die unebene Gebindeoberfläche kompensieren, indem immer mindestens einer der beiden Empfänger das Sendelicht auffängt. Ergänzt wird dieses Konzept durch eine PinPoint-LED, deren Sendelicht eine sehr hohe Intensität besitzt. Ausgewertet werden die Signale direkt im Sensor; eine spezielle Software stimmt die beiden Empfänger ab. Durch die Tastweite bis 500 mm und der Tatsache, dass der Sensor nicht in Vorzugsrichtung montiert werden muss, ist der MultiPac-Sensor hinsichtlich Abstand und Einbauposition sehr flexibel. Eine Anpassung der Montagehöhe bei einem Produktwechsel ist nicht erforderlich.

Lückenloser Produktstrom

Als Sieg des Menschen über die Lücke präsentiert sich das Modell DeltaPac. Patentierte Technik, besondere Funktionalität und ein hoher Bedienkomfort ermöglichen eine fehlerfreie Objektunterscheidung im lückenlosen Förderstrom von eckigen, abgerundeten, prismatischen und runden Verpackungen. So schließt der Sensor Verfügbarkeitsrisiken aus, die eine mechanische Vereinzelung in sich birgt. Dieser bislang erforderliche Vorgang, um Objekte mit Lichtschranken einzeln detektieren und zählen zu können, konnte jedoch zu Kollisionen, Verzögerungen oder Fehlern führen. Mit dem DeltaPac gehören die Nachteile der Vergangenheit an: Mit einem eigens entwickelten und patentierten Ansatz erkennt der Sensor die Objekte einzeln im lückenlosen Materialstrom. Dabei macht er sich die Kantenkonturen von Verpackungen und Faltschachteln zunutze. Während die Lichtstrahlen von vier Pin-Point-LEDs über die Objektvorderseite laufen, empfangen die zwei Energiewaagen die selbe Menge Licht. Es herrscht Gleichgewicht, das gestört wird, sobald eine Objektvorderkante in einen Lichtstrahl einfährt. Abhängig von der Objektkontur entsteht ein eindeutiges Energiesignal und ein entsprechendes Schaltsignal wird gesendet. So ist es möglich, bis zu 200 000 Verpackungen pro Stunde bei Geschwindigkeiten bis 3 m/s sicher zu erkennen. Die Eigenschaft, Objekte von oben oder von der Seite zu erfassen, die Stoß an Stoß aneinandergereiht einen lückenlosen Endlosstrom bilden, eröffnet neue Möglichkeiten für Verpackungsmaschinen. Auf Maschinenelemente zum Puffern und Aufstauen von Verpackungen kann ebenso verzichtet werden wie auf Separiermechaniken.

Transparente Objekte detektieren

Das MultiTask-Modell TranspaTect mit einem Schaltabstand von bis zu 700 mm erkennt und zählt transparente und andere optisch kritische Verpackungen ohne Reflektor, zum Beispiel in der Getränkeindustrie bei der Flaschenstromkontrolle im Einlauf vor Füllern. Durch die Integration neuer ASIC- und Auswertetechnik reicht als Referenzfläche ein matter und stabiler Maschinenhintergrund aus. Zudem ist die AutoAdapt-Funktion integriert, mit der sich der TranspaTect bei Staub und Schmutz automatisch auf die neuen Detektionsverhältnisse anpasst. Der Verzicht auf den Reflektor hat angenehme Folgen für Maschinenbauer und Anwender: Eine Komponente entfällt, die sonst extra angeschafft, montiert, gewartet und aufgrund harter Umgebungsbedingungen regelmäßig ersetzt werden muss. Zudem ist die eingelernte Referenzfläche in der Regel deutlich größer als ein Reflektor, was weniger Genauigkeitsanforderungen an die Ausrichtung des Sensors stellt. Auch bleibt bei Vibrationen und Schocks die Ausrichtung auf den Hintergrund erhalten.

Andere Branche, gleiche Aufgabe

Viele der MultiTask-Lichtschranken lösen Aufgabenstellungen in und rund um Verpackungsmaschinen. Andere Sensoren dieser Produktgruppe sind speziell für die Intralogistik konzipiert. Gleichwohl bleibt der Einsatz der meisten MultiTask-Lichtschranken nicht auf ihre ursprüngliche Applikation beschränkt. So bewährt sich beispielsweise der MultiLine-Sensor beim Detektieren der Vorderkanten von Leiterplatten in der Elektronikfertigung, der MultiPac im Umfeld der Automobil- und Zulieferindustrie oder der Reflex Array in fördertechnischen Anlagen.

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