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Dünne Bleche auf Rollgängen sicher erkennen

Dünne, wellige oder unterschiedlich breite Bleche lassen sich auf Rollgängen häufig nicht zuverlässig mit einer einzelnen Lichtstrecke erfassen. Während des Transports können sich die Bleche durch ihre geringe Materialstärke, vorhandene Verformungen und die Abstände zwischen den Transportrollen in der Höhe bewegen. Proxitron Lichtgitter beziehungsweise Mehrstrahl-Lichtschranken überwachen deshalb einen flächigen Erfassungsbereich mit mehreren parallelen Lichtstrecken. Wenn der Rollgang einen geeigneten Einbau zulässt, bieten induktive Flächensensoren oder Sensorleisten eine nahezu verschmutzungsresistente Alternative. Welche Lösung geeignet ist, hängt vor allem von Blechdicke, Geometrie, Höhenbewegung, Material, Rollgangsbreite, Temperatur und Montagesituation ab.

Typische Anwendungen und Industriebereiche

Die Anwesenheitskontrolle dünner Bleche wird überall dort benötigt, wo Tafeln, Blechzuschnitte oder Metallplatten auf Rollenbahnen transportiert, positioniert, gezählt oder an einen nachfolgenden Prozess übergeben werden. Typische Einsatzorte sind:

Warmwalzwerke und Kaltwalzwerke
Blechbearbeitungs- und Blechzuschnittanlagen
Coil-, Spalt- und Querteilanlagen
Pressenlinien und Stanzanlagen
Richt-, Prüf- und Sortierstrecken
Übergabestationen, Pufferstrecken und Rollenbahnen
Verpackungs- und Versandbereiche für Bleche

Warum dünne Bleche schwierig zu detektieren sind

Bei einer seitlichen Detektion steht aufgrund der geringen Blechdicke nur eine schmale Außenkante zur Unterbrechung des Lichtstrahls zur Verfügung. Gleichzeitig können dünne Bleche leicht durchhängen, sich aufwölben oder bereits vor dem Transport wellig und verformt sein. Auch Rollendurchmesser, Rollenabstand und Transportgeschwindigkeit beeinflussen die Höhenlage. Dadurch bewegt sich das Blech während des Transports nach oben und unten.

Eine punktuelle Einweg-Lichtschranke mit nur einem Lichtstrahl kann das Blech verlieren, wenn sich die Kante aus der Lichtachse bewegt. Das Ausgangssignal kann dann kurzzeitig wechseln oder vollständig ausbleiben, obwohl sich weiterhin Material auf dem Rollgang befindet. Für eine stabile Blechkontrolle empfiehlt es sich deshalb, neben der Nennlage auch den gesamten möglichen Höhenbereich zu berücksichtigen.

Lösung 1 Lichtgitter mit mehreren Lichtstrecken

Ein Proxitron Lichtgitter des Typs LAH/LSH zur Feldüberwachung überwacht statt eines einzelnen Punktes einen bis zu 75 mm hohen Bereich. Je nach verwendetem Typ können Rollgänge mit einer Breite von 500 mm bis 10.000 mm überwacht werden. Zehn parallel verlaufende Lichtstrecken bilden gemeinsam ein optisches Erfassungsfeld. Für die Detektion genügt es, wenn das Blech mindestens eine dieser Lichtstrecken dauerhaft unterbricht. Verändert sich die Höhenlage des Materials, kann eine benachbarte Lichtstrecke die Erfassung übernehmen, solange sich das Blech innerhalb des überwachten Bereichs befindet. Das System lässt sich außerdem als Mehrstrahl-Lichtgitter oder Lichtschrankenfeld beschreiben. Der Lichtgitter-Sensor übernimmt damit die optische Bereichsüberwachung über die gesamte Schrankenhöhe.

Das photoelektrische Lichtgitter arbeitet nach dem Durchlichtprinzip mit getrenntem Sender und Empfänger. Farbe, Glanz, Oberflächenstruktur und Metallart des Bleches beeinflussen die Erfassung daher kaum. Entscheidend ist, dass Dicke, Lage oder Geometrie des Bleches mindestens eine Lichtstrecke sicher und dauerhaft abdecken. Als optischer Sensor zur Feldüberwachung wertet es die Unterbrechung zwischen Sender und Empfänger aus.

Schrägstellung bei besonders dünnem Material

Ist die Außenkante des Bleches zu dünn, kann eine leichte Schrägstellung des Lichtgitters die wirksame Unterbrechungsfläche vergrößern. Sender und Empfänger werden dann so ausgerichtet, dass der Strahlengang nicht ausschließlich auf die schmale Blechkante trifft, sondern einen Anteil der Blechoberfläche erfasst. Winkel, Montageabstand und verfügbare Einbaufläche lassen sich passend zur realen Anlage abstimmen; Proxitron unterstützt dabei gerne bei der Auslegung.

Unterschiedliche Blechbreiten berücksichtigen

Werden auf derselben Transportstrecke unterschiedlich breite Bleche befördert, empfiehlt sich ein Erfassungsfeld, das auch die schmalste beziehungsweise am weitesten versetzte Materialbahn sicher abdeckt. Der Einbauort lässt sich so wählen, dass jede zulässige Blechbreite mindestens eine Lichtstrecke unterbricht. Dabei sind seitlicher Versatz, Spurführung und mögliche Schräglagen einzubeziehen.

Reichweite und Funktionsreserve

Die passende Reichweite des Lichtgitters richtet sich nach der zu überbrückenden Strecke zwischen Sender und Empfänger. Sie sollte größer sein als die tatsächliche Breite des Rollgangs, damit eine ausreichende optische Funktionsreserve für Staub, Zunder und andere Verschmutzungen verbleibt. Nicht nur die Nennreichweite, sondern auch Montageabstand, Ausrichtung und Umgebungsbedingungen bestimmen die Betriebssicherheit.

Lösung 2 Induktive Flächensensoren und Sensorleisten

Wenn im Rollgang ein geeigneter metallfreier Einbaubereich vorhanden ist, können Proxitron Flächensensoren oder induktive Sensorleisten Bleche berührungslos von unten erfassen. Dabei handelt es sich um induktive Sensoren mit großer aktiver Fläche beziehungsweise um Leisten zur Linienüberwachung. Das elektromagnetische Wirkprinzip reagiert auf metallisches Material und ist gegenüber Staub, Öl und nichtleitenden Ablagerungen weitgehend unempfindlich. Diese Lösung eignet sich besonders für kalte Bleche und Anwendungen mit hoher Verschmutzungsbelastung. Ein Flächensensor wird je nach Suchweise auch als induktiver Flächennäherungsschalter oder induktiver Flächendetektor bezeichnet. Für die langgestreckte Ausführung ist außerdem der Begriff Näherungsschalterleiste gebräuchlich.

Der Schaltabstand sollte so gewählt werden, dass auch das kleinste vorkommende Blech bei der größten möglichen Entfernung zur Sensorfläche sicher erfasst wird. Neben der Blechgröße beeinflusst die Metallart den erreichbaren Schaltabstand. Für die Auslegung empfiehlt sich die Betrachtung des ungünstigsten realen Bleches, der maximalen Höhenlage und des vorgesehenen Einbauabstands. Proxitron unterstützt bei der gemeinsamen Bewertung dieser Randbedingungen.

Einbau und mechanischer Schutz

Der Sensor befindet sich innerhalb oder unmittelbar unterhalb des Transportbereichs. Eine geeignete Montageposition reduziert das Risiko, dass nach unten gekrümmte oder stark verformte Bleche die Sensoroberfläche berühren. Gleichzeitig sollte umgebendes Metall das elektromagnetische Feld nicht zu stark beeinflussen. Ein bündiger Einbau in eine geschlossene Metallfläche ist deshalb im Regelfall nicht die bevorzugte Lösung. Geeignete Freizonen und Einbauabstände lassen sich passend zur konkreten Sensorbauform festlegen.

Schutz bei warmen und heißen Blechen

Warme Bleche erzeugen Strahlungswärme, die sowohl optische als auch induktive Sensoren erwärmen kann. Temperatur, Blechgröße, Abstand, Transportgeschwindigkeit und mögliche Stillstandszeiten bestimmen den tatsächlichen Wärmeeintrag. Bei der Auslegung sollte die zulässige Sensortemperatur auch für einen möglichen Anlagenstopp berücksichtigt werden.

Bei induktiven Sensoren kann eine elektrisch nichtleitende Schutzplatte zwischen Blech und Sensor die direkte Wärmestrahlung reduzieren und zugleich mechanischen Schutz bieten. PTFE kann je nach Temperatur und Anlagenbedingungen eine mögliche Werkstoffoption sein. Temperaturbeständigkeit, Plattendicke, mechanische Belastbarkeit und der Einfluss auf den Schaltabstand lassen sich anwendungsbezogen bewerten und aufeinander abstimmen.

Auch beim Lichtgitter kann eine Abschirmplatte den größten Teil des Gehäuses vor Strahlungswärme schützen. Nur der Bereich der zehn Lichtstrecken bleibt zum Material hin geöffnet. Zusätzlich lässt sich der Wärmeeintrag reduzieren, indem Sender oder Empfänger weiter vom heißen Blech entfernt montiert werden. Dabei sollten Reichweite, optische Funktionsreserve und Platzverhältnisse ausreichend dimensioniert sein.

Vergleich der Sensorlösungen

Kriterium	Lichtgitter LAH / LSH	Induktiver Flächensensor oder Sensorleiste IKU
Erfassungsprinzip	Mehrere parallele Durchlicht-Lichtstrecken	Elektromagnetische Erfassung metallischer Objekte
Höhenänderung	Bis zur Höhe des Erfassungsfeldes gut ausgleichbar	Innerhalb des verfügbaren Schaltabstands
Materialeinfluss	Weitgehend unabhängig von Metallart und Oberfläche	Metallart, Größe und Geometrie beeinflussen den Schaltabstand
Verschmutzung	Optische Flächen sollten ausreichend frei bleiben	Gegen nichtleitende Verschmutzung weitgehend unempfindlich
Montage	Sender und Empfänger auf gegenüberliegenden Seiten	Integration in oder unter dem Rollgang mit metallfreien Freizonen
Kollisionsrisiko	Außerhalb des direkten Transportwegs montierbar	Schutz vor nach unten gebogenen Blechen sinnvoll
Heiße Bleche	Abschirmung und größerer Abstand können sinnvoll sein	Nichtleitende Wärme- und Schutzplatte kann sinnvoll sein
Besondere Stärke	Dünne, wellige und höhenbewegte Bleche	Kalte Bleche bei starker Verschmutzung und geeignetem Einbauraum

Passende Sensoren für Ihre Blecherkennung

Lichtgitter LAH/LSH

Optische Erfassung bei wechselnder Blechhöhe und Position.

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Induktive Flächensensoren

Großflächige Metallerkennung von unten bei geeigneter Einbausituation.

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Induktive Sensorleisten

Metallerkennung über größere Rollgangsbreiten.

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Auswahlkriterien für die Anlagenplanung

Prüfpunkt	Bedeutung für die Auslegung
Minimale Blechdicke	Bestimmt, ob eine Lichtstrecke dauerhaft unterbrochen oder ein ausreichendes induktives Signal erzeugt wird.
Blechbreite und seitliche Lage	Legt Position und Breite des optischen Erfassungsfeldes fest. Bestimmt bei induktiven Sensoren den maximal möglichen Schaltabstand.
Maximale Höhenbewegung	Dient zur Auswahl der passenden Anzahl an Lichtgittern beziehungsweise des benötigten induktiven Schaltabstands.
Werkstoff	Für das Lichtgitter kaum relevant; bei induktiven Sensoren wesentlicher Einflussfaktor.
Rollgangsbreite	Dient zur Abstimmung der Lichtgitterreichweite und einer geeigneten Funktionsreserve beziehungsweise der benötigten Länge eines induktiven Sensors.
Rollengeometrie und Einbauraum	Entscheidet über mögliche Montagepositionen und metallfreie Freizonen.
Temperatur und Stillstandszeit	Bestimmt Wärmeeintrag und notwendige Abschirmmaßnahmen.
Verschmutzung	Beeinflusst bei optischen Systemen die Funktionsreserve und den Reinigungsbedarf.

Vorteile und Grenzen

Vorteile des Lichtgitters

Erfassung über einen bis zu 75 mm hohen Bereich statt nur an einem Punkt
zehn parallele Lichtstrecken zur Detektion höhenbewegter Bleche
Hohe Reichweite bis zu 10 m
weitgehend unabhängig von Farbe, Glanz, Oberflächenstruktur und Metallart
Sender und Empfänger können außerhalb des direkten Materialwegs montiert werden
Schrägstellung kann die Erfassung besonders dünner Blechkanten verbessern

Grenzen des Lichtgitters

optische Systeme können durch Staub, Zunder oder andere Ablagerungen beeinträchtigt werden
gegenüberliegende Montagepositionen für Sender und Empfänger einplanen
bei heißen Blechen können eine zusätzliche Abschirmung oder ein größerer Abstand sinnvoll sein
für die sichere Erfassung genügt die dauerhafte Unterbrechung mindestens einer Lichtstrecke

Vorteile der induktiven Lösung

weitgehend unempfindlich gegenüber nichtleitender Verschmutzung
zuverlässige Erfassung metallischer Bleche ohne freie optische Strecke
Flächensensoren und Sensorleisten ermöglichen einen größeren aktiven Bereich als punktförmige Näherungsschalter
Mit nur einem Sensor sind Rollgangsbreiten bis 1.200 mm überwachbar
Große Objekte können mit bis zu 200 mm Schaltabstand erfasst werden

Grenzen der induktiven Lösung

Schaltabstand hängt von Metallart, Blechgröße und Geometrie ab
Integration in den Rollgang mit geeignetem Einbauraum und metallfreien Freizonen
Schutz gegen Kollision mit nach unten gebogenen Blechen notwendig
bei warmem Material Wärmeschutz und zulässige Sensortemperatur in die Auslegung einbeziehen
kleine Objekte sind schwieriger zu erfassen als große

FAQ zur Erkennung dünner Bleche auf Rollgängen

Allgemeine Fragen zur Blecherkennung

Warum reicht eine einzelne Lichtschranke bei dünnen Blechen häufig nicht aus?

Eine einzelne Lichtschranke überwacht nur eine feste Lichtachse. Bewegt sich ein dünnes oder welliges Blech während des Transports nach oben oder unten, kann es diese Achse zeitweise verlassen. Das führt zu instabilen Signalen oder zu einer ausbleibenden Erfassung.

Warum verändert sich die Höhenlage eines Bleches auf dem Rollgang?

Dünne Bleche können durchhängen, sich aufwölben oder bereits verformt sein. Zusätzlich beeinflussen Rollenabstand, Rollendurchmesser, Geschwindigkeit und Übergänge zwischen einzelnen Transportabschnitten die Lage des Bleches.

Wie hilft ein Lichtgitter bei welligen Blechen?

Das Lichtgitter überwacht mehrere Höhen gleichzeitig. Solange das Blech mindestens eine der zehn Lichtstrecken dauerhaft unterbricht, bleibt es auch bei einer Höhenbewegung erkannt. Dieses Prinzip wird auch als Mehrstrahl-Sensorik bezeichnet.

Wie hoch ist der Erfassungsbereich des Lichtgitters?

Mit einem Lichtgitter kann ein bis zu 75 mm hoher Bereich überwacht werden. Ist mit einer größeren Höhenveränderung der Bleche zu rechnen, können weitere Lichtgitter leicht versetzt oberhalb montiert werden, um den Erfassungsbereich zu vergrößern.

Reicht die Unterbrechung einer Lichtstrecke aus?

Ja. Für die Anwesenheitserkennung genügt die dauerhafte Unterbrechung mindestens einer Lichtstrecke.

Wie lassen sich besonders dünne Blechkanten erfassen?

Eine leichte Schrägstellung kann dazu führen, dass der Strahlengang nicht nur die schmale Außenkante, sondern zusätzlich einen Teil der Blechoberfläche schneidet. Dadurch vergrößert sich die wirksame Unterbrechungsfläche.

Spielt die Oberfläche des Bleches beim Lichtgitter eine Rolle?

Beim Durchlichtprinzip wird die Unterbrechung zwischen Sender und Empfänger ausgewertet. Farbe, Glanz und Oberflächenstruktur sind deshalb weitgehend unerheblich.

Können unterschiedlich breite Bleche mit demselben Lichtgitter erkannt werden?

Ja, wenn Einbauposition und Erfassungsfeld so gewählt werden, dass auch das schmalste oder seitlich am ungünstigsten laufende Blech mindestens eine Lichtstrecke unterbricht.

Wie wird die notwendige Reichweite bestimmt?

Maßgeblich ist der Abstand zwischen Sender und Empfänger. Die maximale Reichweite des gewählten Lichtgitters sollte über der tatsächlichen Lichtstrecke liegen, damit genügend Funktionsreserve für Verschmutzung und nicht optimale Bedingungen vorhanden ist.

Wann ist ein induktiver Flächensensor sinnvoll?

Die induktive Lösung ist besonders interessant, wenn metallische Bleche erfasst werden, starke Verschmutzung zu erwarten ist und im Rollgang ein geeigneter Einbaubereich mit ausreichenden metallfreien Freizonen vorhanden ist. Je nach Bauform wird hierfür nach einem großflächigen induktiven Näherungsschalter gesucht.

Werden mehrere induktive Flächensensoren benötigt?

Induktive Flächensensoren oder Sensorleisten sind in unterschiedlichen Längen bis 1.200 mm erhältlich, sodass ein Sensor den gesamten Rollgang auf metallisches Material überwachen kann. Für breitere Rollgänge oder Rollgangsbreiten, die nicht zur Länge eines einzelnen Sensors passen, bieten sich die Anreihung frequenzversetzter Varianten oder der versetzte Einbau mehrerer Sensoren an. Dabei lassen sich auch Sensoren unterschiedlicher Länge kombinieren, um die benötigte Rollgangsbreite abzudecken.

Ist der induktive Flächensensor ein Metallsuchgerät?

Obwohl das Verhalten eines induktiven Flächensensors dem eines Metallsuchgeräts ähnelt, unterscheiden sich die Sensorprinzipien. Im Gegensatz zu einem Metallsuchgerät benötigt der induktive Sensor keine Bewegung des Materials im Sensorbereich. Dadurch lässt sich auch liegen gebliebenes Material vor dem induktiven Näherungsschalter detektieren. Die Erfassungsmöglichkeit hängt außerdem von der Größe und dem Werkstoff des Objekts ab. Für Objekte, die im Verhältnis zur Sensorfläche sehr klein sind, eignet sich ein Flächensensor vor allem dann, wenn sie sich nah an der Sensorfläche befinden und die Umgebungsbedingungen einen Betrieb mit erhöhter Empfindlichkeit ermöglichen.

Sind induktive Sensoren vollständig unempfindlich gegen Verschmutzung?

Nichtleitende Ablagerungen beeinträchtigen die Funktion nicht. Bei starken Ablagerungen aus elektrisch leitendem Material empfiehlt es sich, deren möglichen Einfluss auf das elektromagnetische Feld in die Auslegung einzubeziehen.

Welche Bedeutung hat die Metallart?

Beim Lichtgitter ist die Metallart weitgehend unerheblich. Bei induktiven Sensoren beeinflusst sie zusammen mit Größe und Geometrie den erreichbaren Schaltabstand.

Kann ein induktiver Sensor bündig in eine Metallfläche eingebaut werden?

Bei großen aktiven Flächen ist ein bündiger Einbau in eine geschlossene Metallumgebung im Regelfall nicht möglich. Umgebendes Metall kann das Sensorfeld beeinflussen. Geeignete Freizonen richten sich nach der konkreten Sensorbauform und lassen sich anwendungsbezogen festlegen. Ein teilbündiger Einbau ist jedoch je nach Anwendungsfall denkbar.

Wie werden Sensoren vor verbogenen Blechen geschützt?

Der Sensor wird mit ausreichendem Abstand außerhalb möglicher Kollisionsbereiche montiert. Bei induktiven Lösungen kann zusätzlich eine mechanisch belastbare, elektrisch nichtleitende Schutzplatte eingesetzt werden.

Können auch warme oder heiße Bleche erkannt werden?

Grundsätzlich ja. Für eine zuverlässige Erkennung empfiehlt sich eine thermische Auslegung anhand von Strahlungswärme, Abstand, Blechgröße, Geschwindigkeit und Stillstandszeit. Daraus lässt sich ableiten, ob eine Abschirmung, ein größerer Montageabstand oder weitere Schutzmaßnahmen sinnvoll sind.

Ist PTFE immer die richtige Wärmeschutzplatte?

PTFE kann eine mögliche elektrisch nichtleitende Schutzlösung sein. Ob es geeignet ist, hängt von Temperatur, Plattendicke, mechanischer Belastung und Anlagenbedingungen ab. Die Werkstoffauswahl lässt sich anhand der konkreten Einsatzbedingungen abstimmen.

Welche Lösung ist bei starkem Staub und Zunder besser?

Bei ausreichendem Einbauraum bietet die induktive Lösung eine hohe Verschmutzungsresistenz. Ein Lichtgitter kann ebenfalls zuverlässig arbeiten, benötigt aber genügend optische Funktionsreserve und gegebenenfalls regelmäßige Reinigung der optischen Flächen.

Kann das Lichtgitter gleichzeitig mehrere Bleche unterscheiden?

Nein. Der beschriebene Lösungsansatz dient primär der Anwesenheitserkennung im Erfassungsfeld. Mehrere Bleche, die sich gleichzeitig im Erfassungsbereich des Lichtgitters befinden, können nicht separat erfasst werden. Ausschlaggebend für die Erfassung ist die Unterbrechung einer Lichtstrecke. Werden mehrere Lichtstrecken gleichzeitig durch unterschiedliche Bleche unterbrochen, führt dies im Vergleich zur Unterbrechung nur einer Lichtstrecke zu keiner Änderung des Ausgangssignals.

Kann das Lichtgitter Verschmutzung signalisieren?

In einem weiteren Betriebsmodus signalisiert das Lichtgitter die Erkennung eines Objekts nur dann, wenn dieses gleichzeitig zwei Lichtstrecken unterbricht. Wird hingegen über einen längeren Zeitraum nur eine Lichtstrecke unterbrochen, interpretiert das Lichtgitter dies als Verschmutzung. Diese wird optisch am Gerät sowie über einen separaten Schaltausgang signalisiert.

Broschüren zur Blecherkennung

Fazit

Für dünne, wellige und in der Höhe bewegte Bleche bietet ein Lichtgitter gegenüber einer einzelnen Lichtschranke eine deutlich größere Erfassungssicherheit. Mehrere parallele Lichtstrecken überwachen einen zusammenhängenden Höhenbereich und arbeiten weitgehend unabhängig von den Oberflächeneigenschaften des Materials. Induktive Flächensensoren und Sensorleisten sind eine robuste Alternative für metallische Bleche, wenn der Rollgang geeignete Einbauflächen, ausreichende Schaltabstände und einen sicheren Kollisionsschutz ermöglicht. Die zuverlässigste Lösung entsteht durch eine Auslegung mit den ungünstigsten realen Blechabmessungen, der maximalen Höhenänderung und den tatsächlichen Umgebungsbedingungen.

Blecherkennung individuell prüfen lassen

Angaben für die Anwendungsprüfung

minimale und maximale Blechdicke
kleinste und größte Blechbreite sowie mögliche seitliche Lage
Blechlänge, Geometrie, Durchhang, Welligkeit und maximale Verformung
minimale und maximale Höhe über dem Rollgang beziehungsweise über der Sensorfläche
Rollgangsbreite, Rollendurchmesser und Rollenabstände
Transportgeschwindigkeit und mögliche Stillstandszeiten
Blechwerkstoffe und Werkstoffwechsel
minimale, typische und maximale Blechtemperatur
Staub, Zunder, Öl und weitere Verschmutzungseinflüsse
Montagemöglichkeiten für Sender und Empfänger
verfügbarer Einbauraum und metallfreie Freizonen für induktive Sensoren
gewünschte Schaltfunktion, Reaktionszeit und Diagnosemöglichkeiten

Proxitron unterstützt bei der Auswahl und Auslegung einer geeigneten Sensorlösung.

Für eine belastbare Bewertung sollten möglichst Zeichnungen oder Fotos des Rollgangs sowie Angaben zu den
kleinsten, größten und ungünstigsten Blechen bereitgestellt werden.

Kontaktieren Sie uns telefonisch unter +49 4121 2621-0, per E-Mail an sales(a)proxitron.de oder über das Kontaktformular.