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MESSEN & ERKENNEN | ULTRASCHALL Kontrolle von Kleinstobjekten Bei technischen Bauteilen schreitet die Miniaturisierung seit Jahren voran. Daher sind Sensoren gefragt, die die Fertigung der immer kleiner werdenden Komponenten zuverlässig überwachen und die gewünschte Qualität sicherstellen. Bedarf es dabei der Detektion von glänzenden und transparenten Materialien, sind Ultraschallsensoren die erste Wahl – auch bei Messungen in kleine Öffnungen hinein. TEXT & FOTOS: Daniel Dossenbach und Sarah Jess, Baumer Ultraschallsensoren kontrollieren die Anwesenheit von Tabletten oder Elektronik bauteilen im Verpackungsprozess 42 A&D 7+8.2010
ULTRASCHALL | MESSEN & ERKENNEN Ultraschallsensoren mit längs- beziehungs weise stirnseitiger Schalldüse sowie Kabel- oder Kabelsteckerverbindung Nicht nur bei der Entwicklung von PCs oder Mobiltelefon ist in den vergangenen Jahren ein Trend zur Größenreduzierung zu erkennen. Aber gerade für technischen Produkte müssen immer kleinere Komponenten hergestellt werden. Entsprechend ist bei der Bestückung der verwendeten Leiterplatten hohe Präzision gefragt, damit die Elektronik der gewünschten Leistung und Größe entspricht. Hier werden sehr kleine SMD- Bauteile verwendet, welche meist in Blistergurten in den Feeder des Bestückungsautomaten eingezogen werden. Bevor die Elektronikbauteile im Herstellerbetrieb verpackt werden, muss überprüft werden, ob sie in den Blistergurten vorhanden sind. Wenn dies gewährleistet ist, werden die Gurte zugeschweisst und die Produkte an den Kunden ausgeliefert. Für diese Aufgabe werden präzise arbeitende Sensoren benötigt, die mit ihrer Kontrolle sicherstellen, dass der Bestückungsautomat fehlerfrei arbeiten kann und nicht ins Leere greift. Bis in die kleinste Öffnung Wichtige von Systemherstellern und Anwendern geforderte Sensoreigenschaften sind hier vor allem eine hohe Messgeschwindigkeit sowie Transparenz-, Farb- und Reflexionsunabhängigkeit. Um die kleinen Komponenten zu überprüfen, steht zudem nur wenig Platz zur Verfügung. Die Vertiefungen in den Blistergurten haben zum Teil nur sehr geringe Durchmesser, sodass der Sensor durch die schmalen Öffnungsweiten geringste Abweichungen innerhalb kürzester Zeit detektieren muss. Zudem muss er alle Komponenten zuverlässig erkennen, unabhängig von ihrer Beschaffenheit. Die Ultraschallsensoren der Serie 09 von Baumer erfüllen diese Anforderungen. Ultraschallsensoren beruhen auf dem Prinzip der Laufzeitmessung von Schall in der Luft. Für das menschliche Ohr nicht hörbare Ultraschallwellen werden vom Sensor ausgesandt, von einem Objekt reflektiert und wieder vom Sensor empfangen. Dank dieser Funktionsweise arbeiten die Sensoren völlig berührungslos. Zusätzlich ist ein Ultraschallsensor auch unempfindlich gegenüber Luftfeuchtigkeit und Staub, was ihn konstant verlässlich arbeiten lässt. Da er im Gegensatz zu optoelektronischen Sensoren nicht mit Licht, sondern mit Schallwellen arbeitet, kann er verschiedene Medien zuverlässig detektieren – unhabhängig von ihrer Transparenz und Farbe. Weder hochglänzende Oberflächen oder hochtransparente Objekte noch die Beschaffenheit des zu untersuchenden Mediums beeinträchtigen das Ergebnis. Konventionell arbeitende Ultraschallsensoren senden kegelförmige Schallwellen aus. Aus diesem Grund ist ihr Messfleck zu gross, um in Öffnungen mit einem Durchmesser von weniger <strong>als</strong> zehn Millimeter hineinzumessen. Um diese Einschränkung zu umgehen, hat Baumer in Zusammenarbeit mit Kunden die neue Serie entwickelt. Diese Ultraschallsensoren sind mit einer speziellen Düse ausgestattet, die die Schallwellen ausrichtet und so eine Messung in sehr kleine Öffnungen hinein erlaubt. Dies ist sowohl bei der Befüllung von Blisterverpackungen mit Elektronikbauteilen oder Pharmaprodukten <strong>als</strong> auch bei der Detektion von Wafern oder Solarzellen durch schmale Öffnungen hindurch nützlich. Je nach Platzverhältnissen stehen Sensoren mit stirn- oder längsseitig befestigter Düse zur Verfügung. Die Düse ist abnehm- und austauschbar, sodass sich der Sensor leicht reinigen lässt. Die neue Sensorfamilie ist breit einsetzbar, um Objekte und Flüssigkeiten in Behältern jeglicher Größe zu detektieren. Die minimale Ansprechzeit der Ultraschallsensoren der Serie 09 beträgt 7 ms. Durch die geringe Gehäusebreite von nur 9 mm lassen sich die Sensoren zudem auf engem Raum A&D 7+8.2010 43
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