Energiesparapplikation mit Lichtschnittsensoren

Kein Profil – Lüfter aus!

Lichtschnittsensoren erzeugen im Vergleich zum Lichttaster keinen punktuellen Lichtspot, sondern projizieren einen divergenten Lichtstrahl mittels Linienbeleuchtung. Damit lässt sich mit schrägem Einstellwinkel das Höhenprofil von Objekten ermitteln. Auf diese Weise bietet die Lichtschnitttechnologie eine große Funktionsvielfalt im Hinblick auf eine sichere Objekterkennung bei gleichzeitig großem Erfassungsbereich. Zudem ist bei allen Leuze electronic Lichtschnittsensoren typisch, dass sowohl Sender als auch Empfänger in einem kompakten Gehäuse integriert sind. Neben den messenden Varianten an Line Profil Sensoren (LPS), die Objektprofile vermessen bzw. 3D-Informationen liefern, ermöglichen schaltende Line Range Sensoren (LRS), wie sie bei apt Hiller in Monheim eingesetzt werden, völlig neue Funktionalitäten. Die Geräte erkennen, vergleichbar mit einem Laserscanner, die Anwesenheit von Objekten - auch in undefinierter Objektlage. Mit ihrem großen Erfassungsbereich von bis zu 800 Millimeter erschließen LRS neue Applikationsfelder ohne aufwändige Sensorlösungen, Sensorkombinationen oder zusätzliche Auswertegeräte. Der Sensor ermittelt Tiefen- und Breiteninformationen und ermöglicht die Erkennung von Objekten anhand einer Vorparametrierung. Dafür stehen 16 Auswertefenster und 16 Inspektionsaufgaben zur Verfügung, die sich mittels PC über eine Ethernet-Schnittstelle einstellen lassen.

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Lüfter nach Bedarf schalten

Lüftersteuerung im Kühltisch einer Aluminium-Strangpresslinie: Von 500 auf 40 Grad. (Fotos: Leuze electronic)

"Verglichen mit einem schaltenden Lichtgitter, haben die LRS keine separaten Sender-bzw. Empfänger-Komponenten, was uns die Installation im Kühltisch recht einfach ermöglicht", erläutert Hans-Joachim Hopf von apt Hiller. Er kommt damit auf die besonderen Umstände bei der Herstellung von Aluminium-Strangpressprofilen zu sprechen. Die apt Hiller Group, zu der das Monheimer Werk gehört, stellt Aluminium-Halbzeuge für die wichtigsten Märkte in Europa her. Die maßgeschneiderten Profillösungen entstehen auf modernsten Anlagen mit vollautomatisierter Prozesstechnik. In Ausziehlängen bis 60 Meter werden die Profile über riesige Querförderer mit Transportbändern zum Kaltsäge-Rollgang befördert. Die Querförderer dienen gleichzeitig als Kühltische, auf denen die rund 500 Grad C heißen Profile aus der Presse auf 30 bis 40 Grad C herunterkühlen. Ventilatoren, die von unten Luft durch die Förderbänder blasen, beschleunigen diesen Vorgang . Der Kühltisch ist mit vier Lüfterreihen à 45 Lüfter ausgerüstet. Jeder Lüfter hat einen Durchmesser von 500 Millimeter. "Zusammen ergibt sich daraus eine Anschlussleistung von rund 80 kW, die prozessbedingt von Sonntagabend bis Samstag nach der letzten Schicht durchläuft", berichtet Hans-Joachim Hopf. Da aber durch die flexible Produktion unterschiedlicher Profile der Kühltisch nicht immer gleichmäßig gefüllt ist, hat er eine Lösung gesucht, um die Lüfterreihen nach Bedarf zu steuern, also um diejenigen Lüfter abzuschalten, über denen sich momentan keine Profile befinden.

Breiter Erfassungsbereich

Was Hans-Joachim Hopf brauchte, war eine Sensorlösung, die das Vorhandensein von Profilen erkennt und zwar unabhängig von deren Stärke, Form, Lage und Position. Außerdem wollte er eine Lösung, die keine gegenüberliegende Installation erfordert, wie beispielsweise bei Reflektoren oder Empfängern. Ein mechanischer Aufbau über dem Kühltisch kam für ihn aus Kostengründen und letztlich auch, um eine Anordnung der Sensoren im heißen Luftstrom zu vermeiden, nicht in Frage. Obwohl bei der Montage von Sensoren unter den Förderbändern die Gefahr besteht, dass diese durch mögliche Verschmutzung der Optik in ihrer Funktion beeinträchtigt werden könnten, war die Lösung unterhalb der Förderbänder priorisiert. Die besonders kompakte Bauform der LRS 36 Geräte hat die Unterbringung zwischen den Lüftern erleichtert. Außerdem war ausreichend Abstand zur Förderebene gegeben, so dass die Aufweitung des Lichtstrahls letztlich bis auf die Transporthöhe der Profile einen ausreichend breiten Erfassungsbereich ergibt, der die ¿Spurbreite¿ der Lüfter von 500 Millimeter überdeckt. Da die Line Range Sensoren vorhandene Profile unabhängig von ihrer Lage über den gesamten Erfassungsbereich erkennen, genügt zunächst ein einzelner Sensor pro Lüfterreihe. Die Profile werden jedoch in unterschiedlicher Länge mit mindestens 20 Metern hergestellt und je nach Profiltyp können durch die normale Wärmeausdehnung Bögen entstehen oder auch Profile schräg liegen. Deshalb ist im Abstand von 18 Metern eine zweite Reihe an Lichtschnittsensoren installiert. Damit ist sichergestellt, dass Profile auch im ungünstigsten Fall von mindestens einem Sensor erfasst werden. Sobald beide Sensoren kein Profil detektieren, wird die Lüfterreihe mit einer kurzen Zeitverzögerung abgeschaltet. ¿Mit dieser Energiesparmaßnahme reduzieren wir die Betriebsdauer der Lüfter um etwa 25 Prozent. Was das monetär bei einer Leistung von 80 kW bedeutet, lässt sich leicht nachrechen¿, freut sich Hans-Joachim Hopf, der zwischenzeitlich auch seine Bedenken hinsichtlich der Verschmutzung der Optiken abgelegt hat und eine zuverlässige Funktion bestätigt.

Parametrierung mittels Software

Line Range Sensoren LRS von Leuze electronic dienen der tastenden Objekterkennung entlang einer Laserlinie. Mit einem Sensor können über eine individuelle Parametrierung Einzelobjekte oder mehrere Objekte erkannt werden. Die Parametrierung erfolgt mittels der Vom Hersteller entwickelten Software LRSsoft. Sie wurde im Fall der Energiesparapplikation bei apt Hiller völlig eigenständig durchgeführt und die Daten auf alle eingesetzten Sensoren übertragen. Die Messzeit beträgt 10 ms. Der Tastbereich liegt zwischen 200 bis 800 Millimeter. Die Datenberechnung und -verarbeitung erfolgt direkt im Sensor. Mit 160 x 74 x 56 mm sind die Geräte einzigartig kompakt, das erleichtert die Implementierung in Anlagen erheblich. Leerkontrollen von Behältern sowie Kontrollen, ob Objekt oder Deckel vorhanden sind oder wie hier die ein- oder mehrspurige An- und Abwesenheitskontrolle an Förderstrecken, gehören zu den typischen Einsatzgebieten des LRS. bw

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