Keine Zauberei

EHEDG-zertifizierte Komplettlösung: vollgekapselter Ultraschallsensor UMB800 mit seiner Montagehalterung.

Sensoren müssen in der Lebensmittelindustrie ganz unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden. Es gilt bei der Hygiene höchsten Maßstäben zu genügen und durch kompakte Ausmaße den Einbau in beengten Verhältnissen zu ermöglichen. Ultraschallsensoren bieten hier oft die optimale Lösung.

Schallwellen werden von so gut wie jedem Objekt reflektiert. Form, Farbe oder Material spielen dabei keine Rolle. Anders als optische Signale werden sie weder von Dämpfen noch von spiegelnden Oberflächen beeinträchtigt. Ultraschallsensoren können auch unregelmäßige Konturen zuverlässig detektieren, weil ihr keulenförmiger Sende- und Empfangsbereich nicht auf einen einzelnen Punkt zielt, sondern je nach Auslegung auf einen mehr oder weniger großen Bereich. Bauartbedingt sind sie gegen Feuchtigkeit, Spritzwasser und filmartige Anhaftungen völlig unempfindlich.

Allerdings besteht die ultraschallemittierende und -empfangende Membran bei Standardgeräten aus einem Verbundmaterial, das die im Hygienebereich üblichen Reinigungschemikalien nur bedingt toleriert. Eine Vollkapselung des Sensors kann sie zwar schützen, mindert jedoch bei herkömmlicher Technologie ihre Leistung. Deshalb wurden für die Lebensmittelindustrie bisher statt vollgekapselter Geräte meist modifizierte Standardsensoren angeboten, deren Reinigung jedoch erheblichen Aufwand erfordert. Außerdem ist ihre Haltbarkeit unter Hygiene-Bedingungen meist deutlich reduziert. Sensoren mit anderen Messprinzipien kommen als Alternative oft nicht in Frage, zumal sie im Hinblick auf die Hygiene eigene bauartbedingte Probleme aufwerfen können.

Volle Leistung trotz Vollkapselung

Pepperl+Fuchs hat mit dem UMB800 einen vollgekapselten Sensortyp entwickelt, der höchsten Anforderungen an die Hygiene gerecht wird, ohne an Messleistung zu verlieren. Der Schlüssel dazu ist ein speziell entwickeltes Verfahren, mit dem eine Edelstahlmembran durch Laserschweißen am Sensorgehäuse befestigt wird.

Kleine Kraftpakete: die Ultraschallsensoren der Serie UC-F77 mit IO-Link.

Dank dieser Membrantechnologie und dem Sensordesign kommen die Geräte dieser Serie mit nur 18 mm Durchmesser und 55 mm Länge aus. Damit sind sie die kleinsten Volledelstahl-Ultraschallsensoren auf dem Markt. Ihre Blindzone beschränkt sich auf nur 70 mm, die maximale Reichweite beträgt 800 mm. Daraus ergibt sich ein außerordentlich großer Messbereich, der in den allermeisten Anwendungen eine ebenso zuverlässige wie flexible Detektion ermöglicht. Der Sensor misst millimetergenau und erlaubt fein abgestimmte Grenzschaltungen. Dank seiner kompakten Form lässt er sich auch bei engen Verhältnissen sowie in bestehenden Maschinen und Anlagen leicht integrieren.

Zertifizierte Hygiene

Das Sensorgehäuse besteht vollständig aus V4A-Edelstahl mit einer sehr geringen Rautiefe von 0,8 auf der gesamten Gehäuseoberfläche. Die Außenhaut ist zudem spaltfrei und hermetisch dicht. Diese Eigenschaften minimieren das Risiko mikrobieller Kontamination. Der Sensor widersteht sowohl einer Dampfstrahlbehandlung als auch aggressiven Reinigungsmitteln und verfügt folgerichtig über eine ECOLAB-Zertifizierung sowie die Schutzarten IP68/IP69K. Das bedeutet beim Einbau in eine bestehende Anlage, dass alle Reinigungsprozesse unverändert beibehalten werden können.

Der UMB800 verträgt auch starke Temperaturschwankungen und kann dauerhaft bei bis zu 85 °C betrieben werden. Er wurde nach den Richtlinien der European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) konstruiert und zertifiziert. Alle verwendeten Materialien entsprechen den Vorgaben der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA). Zu den typischen Anwendungsbereichen des UMB800 gehört das Abpacken von Lebensmitteln in Tiefziehschalen. Der Sensor erkennt die Ware unabhängig von Form, Farbe und Beschaffenheit. Auch „Löcher“ wie bei Faschiertem, Obst oder Gemüse stellen kein Problem dar. Mit seinem großen Erfassungsbereich passt er zu praktisch allen Maschinen und stellt sicher, dass die Ware in der vorgesehenen Menge eingefüllt wurde. Werden Flüssigkeiten, Pulver und Granulate (z.B. Chips, Müsli, Nudeln, Kaffeepulver) aus Vorlagebehältern abgefüllt, übernimmt er die Füllstandmessung.

Kompakte Lösung für Verpackungsanlagen

Nach der produktberührenden Verpackung erhalten viele Lebensmittel eine zusätzliche Umverpackung. In diesem Bereich herrschen weniger strenge Bedingungen im Hinblick auf Hygiene und Reinigungsfähigkeit. Die Sensoren benötigen keine Vollkapselung, doch auch hier müssen sie schwierige Detektionsaufgaben erledigen. Wo spiegelnde, sehr bunte oder transparente Folien verwendet werden, stoßen optische Sensoren an ihre Grenzen, und andere Verfahren kommen in der Regel aus physikalischen Gründen nicht in Frage.

Unter anderem für solche Anwendungen hat Pepperl+Fuchs erst kürzlich den Ultraschallsensor UC-F77 mit einem nur 31 mm hohen Gehäuse entwickelt. Er verfügt dank einem patentierten Pulsverfahren über ein außergewöhnlich großes Leistungsspektrum und im Verhältnis zur Reichweite (bis 800 mm) über die kürzeste Blindzone der auf dem Markt verfügbaren Geräte. Entsprechend groß ist sein Messbereich, so dass sich der Sensor für ein breites Spektrum von Detektionsaufgaben einsetzen lässt. Zu seinen weiteren Stärken gehört die leichte Bedienung: Er kann direkt am Gerät selbst oder mit Parametriersoftware (PACTware) sehr einfach parametriert werden. Dabei lässt sich die Form der Schallkeule präzise auf die Anwendung abstimmen, Störziele werden einfach ausgeblendet.

Als einziger Sensor seiner Baugröße bietet der UC-F77 eine sensorautarke Synchronisation. Sie stimmt die Ultraschallpulse von bis zu zehn Sensoren ohne externen Eingriff aufeinander ab. So können die Geräte auch sehr nah beieinander betrieben werden. Ebenfalls als erstes Gerät in dieser Bauform besitzt der Sensor eine IO-Link-Schnittstelle, die wertvolle Diagnosedaten und zusätzliche Kommunikationsoptionen erschließt. Damit ist er auch für Industrie 4.0-Anwendungen geeignet.