Czujniki ultradźwiękowe w Przemyśle 4.0

XX wiek to czasy, gdy generalnie "większy" oznaczał "lepszy". Jednak wraz z ideą Przemysłu 4.0 pojawiło się, i wciąż rośnie, zapotrzebowanie na mniejsze urządzenia zapewniające wysoką dokładność w całym zakresie pomiarowym.

Ma to związek z miniaturyzacją i usprawnianiem rozwiązań oraz ich realizacją w coraz mniejszej przestrzeni montażowej. Ponadto strefy martwe nie mogą być zbyt duże w aplikacjach krótkiego zasięgu. 22 nowe, kompaktowe czujniki firmy Turck są tutaj odpowiednim remedium. Mają one minimalne strefy martwe oraz zapewniają wysoką dokładność pomiaru.

SZEROKIE SPEKTRUM ZALET CZUJNIKÓW ULTRADŹWIĘKOWYCH

 

Fot. 1. Duży zasięg i niewielka strefa martwa: czujniki ultradźwiękowe firmy Turck mogą z powodzeniem być stosowane w ograniczonej przestrzeni montażowej

Czujniki wykorzystujące technologię ultradźwiękową idealnie nadają się do pomiaru lub detekcji odległości, w szczególności, gdy przestrzeń montażowa jest ograniczona. Oferują przy tym szereg zalet.

W przeciwieństwie do rozwiązań optycznych nie są wrażliwe na zabrudzenia, więc nie muszą być regularnie czyszczone. Charakteryzują się wysoką odpornością na brud, pył, a nawet wodę zapewniając wysoką niezawodność pomiaru. Potrafią również wykryć obiekt niezależnie od jego struktury lub koloru.

Z kolei w porównaniu do czujników indukcyjnych, które potrafią wykrywać tylko elementy metalowe, czujniki ultradźwiękowe potrafią wykryć każde medium. Podobnie jak ma to miejsce w przypadku czujników pojemnościowych. Jednak te ostanie są równocześnie kilkakrotnie bardziej wrażliwe na zabrudzenie.

WYTRZYMAŁE, KOMPAKTOWE, SAMOCZYSZCZĄCE

Czujniki ultradźwiękowe firmy Turck mają zalety, ale na nich nie poprzestają. Ich cylindryczna, wytrzymała i w całości gwintowana obudowa jest stosunkowo krótka. Złącze jest metalowe, dzięki czemu minimalizuje się możliwość jego mechanicznego uszkodzenia. Ponadto jest ono wykonane wraz z obudową z jednego kawałku metalu.

Dzięki temu eliminuje się ryzyko wystąpienia potencjalnych słabych punktów, które mogłyby osłabić konstrukcję podczas pracy w trudnych warunkach, np. w niskiej temperaturze. W pełni gwintowana obudowa zapewnia także możliwość swobodnego montażu urządzenia w uchwycie montażowym.

Ponadto serii RU ma wyjątkowo gładką przednią część przetwornika ultradźwiękowego. Zapobiega to osadzaniu się na niej pyłu i kumulacji większych zabrudzeń. Drgania membrany przetwornika pomagają w pozbyciu się potencjalnie groźnych osadów, które mogłyby się pojawić na czujniku.

FUNKCJA "EASY TEACH"

 

Fot. 2. Kompletna oferta: rozszerzone portfolio czujników ultradźwiękowych marki Turck zapewnia rozwiązania dla praktycznie każdej aplikacji

Aby użytkownik mógł zaprogramować czujnik w szybki i intuicyjny sposób oraz bez konieczności stosowania komputera, wszystkie czujniki serii RU zostały wyposażone w prostą w użyciu funkcję uczenia. Punkt przełączania oraz zakres pomiarowy można ustawić bez stosowania zewnętrznego softwaru.

Zależnie od typu operacja uczenia jest przeprowadzana za pomocą dedykowanego adaptera lub przycisku uczącego. Przycisk uczący, jeżeli występuje, jest wbudowany w metalową obudowę i zabezpieczony przed przypadkowym uszkodzeniem.

Procedurę uczącą przeprowadza się w ściśle zdefiniowanym oknie czasowym po zresetowaniu napięcia. Istnieje też możliwość skorzystania z blokady przycisku, co eliminuje ryzyko przypadkowej lub nieautoryzowanej zmiany konfiguracji.

MINIATUROWE CZUJNIKI ULTRADŹWIĘKOWE SERII RU

Nowe, miniaturowe czujniki ultradźwiękowe RU10U-M08, RU20U-M12 i RU40U-M12 posiadają szereg zalet. M.in. dzięki niewielkim obudowom o średnicy 8 i 12 mm spełniają oczekiwania stawiane im przez aplikacje realizowane w myśl idei Przemysłu 4.0.

Kompaktowy czujnik RU10U-M08 jest najmniejszym czujnikiem ultradźwiękowym dostępnym na rynku. Dostępny jest w wersji odbiciowej lub przeciwsobnej z wyjściem PNP lub NPN i interfejsem IO-Link. Cechuje się zasięgiem pracy do 100 mm i strefą martwą wynoszącą jedynie 20 mm.

Natomiast urządzenia dostępne w obudowach M12 dostępne są w sześciu wersjach: cztery z nich posiadają wyjścia analogowe a dwa - dwustanowe. Te ostatnie są wyposażone także w interfejs IO-Link. Użytkownik może wybrać pomiędzy wersją o zasięgu 200 lub 400 mm. W obu wypadkach strefa martwa jest niewielka i wynosi odpowiednio 20 lub 40 mm.

MINIATUROWE CZUJNIKI DO APLIKACJI KONTROLI NAPEŁNIENIA

 

Fot. 3. Miniaturowe, kompaktowe czujniki w obudowach M8 i M12 zapewniają krótką strefę martwą

Miniaturowe czujniki ultradźwiękowe serii RU10U-M08 są w szczególności dedykowane do aplikacji detekcji napełnienia zbiorników z niewielkimi otworami rewizyjnymi, w tym butelek, probówek lub innych naczyń w kształcie tuby. Po procesie napełnienia następuje chwila przestoju. Czas ten wykorzystują czujniki RU10U-M08, aby sprawdzić czy poziom napełnienia jest prawidłowy.

Po sprawdzeniu na wyjściu pojawia się zmierzona wartość lub odpowiedni sygnał dwustanowy. System dowiaduje się tylko czy operacja napełniania przebiegła prawidłowo czy nie. Jeżeli ma miejsce ten pierwszy wypadek pojemnik może zostać zamknięty w kolejnym kroku produkcji.

Dzięki niewielkim rozmiarom czujnik ultradźwiękowy jest w stanie "patrzeć" do wnętrza naczynia bez konieczności stosowania dodatkowych elementów skupiających wiązkę. Dzięki temu miniaturowy czujnik w obudowie M8 jest idealny dla aplikacji w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym.

KONTROLA PRACY NARZĘDZI

Miniaturowe czujniki ultradźwiękowe serii RU20U-M12 i RU40U-M12 są dedykowane do szerszego spektrum aplikacji obiektowych. M.in. mogą realizować zadania nadzoru pracy maszyn, np. sprawdzania procesu wiercenia wykonywanego przez centrum obróbcze. Czujnik ultradźwiękowy w obudowie M12 może monitorować poprawne położenie wiertła. Umożliwia to wczesne wykrycie wad już na etapie produkcji.

CZUJNIKI ULTRADŹWIĘKOWE W APLIKACJACH OEM: RU50-ECO

 

Fot. 4. Ekonomiczna seria Eco posiadająca wytrzymałą obudowę z tworzywa sztucznego dedykowana jest do aplikacji OEM

Seria RU50U Eco firmy Turck obejmuje urządzenia w gwintowanej obudowie z tworzywa sztucznego, dzięki czemu są one idealne dla aplikacji typu OEM, w których cena jest niezwykle istotna. Czujniki wykonane są z bardzo odpornego ciekłokrystalicznego polimeru (LCP) oraz tworzywa sztucznego Ulem, z którego wykonane jest przezroczyste złącze M12.

Oba materiały udowodniły swoją wytrzymałość. Czujniki serii RU50U Eco dostępne są w wersji z wyjściem dwustanowym, jak i analogowym, prądowym lub napięciowym. Klient może wybrać między wersją ze złączem lub przewodem. Firma Turck dodała do swojej oferty w sumie 12 wariantów czujników serii Eco.

ZALETY ZASTOSOWANIA CZUJNIKÓW RU50-ECO W APLIKACJACH PRZENOŚNIKÓW

Czujniki w trybie refleksyjnym idealnie nadają się do stosowania w przenośnikach taśmowych, gdyż mogą zostać nauczone powierzchni znajdującej się w stałej odległości. Urządzenia niezawodnie wykrywają wszystkie obiekty, które pojawią się między nimi a danym punktem odniesienia. Dzięki przezroczystemu zakończeniu czujnika sygnalizacja stanu wyjścia jest łatwiejsza w dostrzeżeniu.

Czujniki RU50-Eco są szczególnie dedykowane do aplikacji intralogistycznych, gdyż umożliwiają selektywną kontrolę rolek napędowych przenośnika taśmowego. Dzięki temu umożliwiają uruchomienie tylko tej części przenośnika, która jest potrzebna. To z kolei powoduje zmniejszenie zużycia i zmniejszenia kosztów eksploatacji i energii.

Turck