Coildurchmesser automatisch bestimmen

Gesicherter Ablauf

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Bei automatischen Produktionsstraßen werden viele Messpunkte benötigt, um einen einwandfreien Ablauf sicher zu stellen. Ein bedeutender Messpunkt ist dabei der aktuelle Durchmesser von Coils. Diese Information wird entweder für die Regelung der Produktionsgeschwindigkeit herangezogen oder als Kriterium für das nahende Bandende verwendet.

Für diese Anwendung werden unterschiedliche Messsysteme eingesetzt. Sehr zuverlässig arbeitet ein optisches System, mit dessen Hilfe nicht nur an Coils der Abstand präzise gemessen wird.

Vielfach werden in der Metallverarbeitung Coils für Lagerung und Transport eingesetzt. Bei der Weiterverarbeitung, dem Abrollen verändert sich ständig dessen Durchmesser. Um eine Endlosproduktion zu ermöglichen werden die Enden von Coils häufig aneinander geschweißt. Dafür muss jedoch bekannt sein, wann das Ende des Coils beim Abrollen auftritt. Per Durchmessermessung kann präzise auf die verbleibende Länge der Metallbahn auf dem Coil geschlossen und ggf. ein automatischer Coilwechsel veranlasst werden.
Im Meterbereich Messen
Da Coils Durchmesser bis zu 3 m erreichen können, sind Sensoren nötig, die einen Messbereich zwischen 0,1 m und 3 m besitzen. Geeignet dafür sind Laser-Distanz-Sensoren der Serie optoNCDT ILR von Micro-Epsilon.
Diese Sensoren können Abstände bis zu 150 m erfassen und werden häufig in der Logistik, an Kräne oder eben der Durchmessererfassung verwendet. Die verwendeten optoNCDT ILR 118x Sensoren arbeiten nach dem Phasenvergleichsverfahren und sind daher deutlich genauer als herkömmliche Sensoren, die mit dem Time-of-Flight Prinzip arbeiten.
Das Phasen-Vergleichs-Verfahren erfasst den Abstand mit hochfrequentem moduliertem Laserlicht der Klasse II. Signale mit geringer Amplitude und konstanter Frequenz werden zum Messobjekt gesendet. Je nach Entfernung des Objekts verändert der Abstand die Phasenbeziehung zwischen gesendeten und empfangenen Signal. Ein Vergleich des ausgesandten Laserlichts mit dem empfangenen erlaubt daher eine Aussage über die exakte Entfernung zum Messobjekt. Damit können Genauigkeiten bis zu 0,1 mm erreicht werden. Wichtig dabei ist, dass die Oberfläche des Messobjekts ausreichend reflektierend ist. Diese Eigenschaft wird in der Praxis bei nicht ausreichender Reflexion durch eine spezielle Reflektortafel unterstützt.
Optisch auf Coils messen
Direkt an der Haspel montiert misst der Sensor direkt auf die Fläche des Coils. Herkömmliche optische Sensoren werden durch die glänzende Oberfläche vieler Metallcoils negativ beeinflusst. Das auftreffende Laserlicht wird auf der Oberfläche durch die direkt reflektierende Wirkung am Sensor vorbei reflektiert. Das Resultat sind verzerrte Ergebnisse oder überproportional großes Rauschen, welche das Ergebnis unbrauchbar werden lassen. Ein Vorteil des optischen Messverfahrens ist, dass verschiedene Filter vor die Optik gesetzt werden können, um das Signal aufwerten zu können.
Durch einen geeigneten Messaufbau kann mit optoNCDT ILR Sensoren auf glänzende Metalle gemessen werden. Diesen Sensoren reicht bereits die geringe Intensität des diffus reflektierten Anteils bei einer Direktreflexion des Laserlichts für eine exakte Distanzbestimmung aus. Der Sensor wurde für industrielle Einsätze konzipiert. So verfügt er neben Nutensteine für einfache Montag über umfangreiche Ausstattungsmöglichkeiten wie Freiblaseinrichtungen oder Schutzgehäuse.
Antriebssteuerung in Präzisionsumspulanlagen
Das Maschinenbauunternehmen MEMA aus Menden fertigt unter anderem Umspulanlagen für Metallbänder. In der Umspulanlage werden aus einzelnen Metallbandringen fertige Coils oder Spulen erzeugt. Die Metallringe werden Spule für Spule zusammen gefügt, so dass am Ende ein Coil oder eine Spule mit endloser Bandauflage entsteht. Die Anlage wird für Bänder aus Kupfer, Stahl oder Verbundmaterialien eingesetzt. Dazu Herr Bernd Hostert, Projektleiter bei MEMA: „Wir haben uns für die optischen Sensoren von Micro-Epsilon aufgrund ihrer Genauigkeit entschieden. Damit können wir zuverlässig die verbleibende Bandauflage der Ringe bestimmen.“
Wenn der Spulantrieb auf seine Verlegegeschwindigkeit beschleunigt, muss am Abwicklerantrieb der Ringdurchmesser bekannt sein, damit beide Antriebsstationen mit der richtigen Drehzahl, für gleichen Bandzug, beschleunigen. Das Unternehmen MEMA verwendet für diese Aufgabe den Sensor optoNCDT ILR 1181–30. Der Sensor misst zuverlässig auf die hochglänzenden bis matten Oberflächen, die eine Breite zwischen 5 mm und 60 mm aufweisen. Das Band erreicht dabei Geschwindigkeiten bis 500 m/min.
Weitere Anwendungen für Laser-Distanz-Sensoren in der Metallverarbeitung sind beispielsweise die Messung des Loops in Kalt- und Warmbandstrassen. Loops sind nötig, um Spannungen im Walzgut kontrollieren zu können und die Abspul- und Abzugsgeschwindigkeit regeln zu können. Die variable Tiefe des Loops wird ebenfalls mit optoNCDT ILR Sensoren erfasst. Neben Metall als Messobjekt wurden bereits Anwendungen auf Papierrollen oder mit opaken Folien realisiert.
Micro-Epsilon, Ortenburg www.micro-epsilon.de
Hohe Messgenauigkeit bei gleichzeitig weitem Messbereich
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