Contactmeetsensoren

Wat is een contactmeetsensor?

Een contactmeetsensor is een industriële meetsensor die een werkstuk of machineonderdeel fysiek aanraakt om een positie, hoogte, dikte of verplaatsing te bepalen.

In tegenstelling tot een eenvoudige mechanische schakelaar levert een contactmeetsensor niet alleen informatie over het bereiken van één vast schakelpunt. De sensor wordt gebruikt om een daadwerkelijke meetwaarde of reproduceerbare positie te bepalen.

Contactmeetsensoren worden ook aangeduid als:

• tastende meetsensoren;
• contact probes;
• meettasters;
• lineaire meetopnemers;
• displacement probes;
• contactverplaatsingssensoren.

Ze worden veel toegepast binnen machinebouw, assemblage, kwaliteitscontrole en geautomatiseerde productieprocessen.

Hoe werkt een contactmeetsensor?

Bij een contactmeetsensor beweegt een mechanische meetstift of probe mee met het oppervlak van het werkstuk.

De verplaatsing van deze meetstift wordt intern omgezet in een elektrisch of digitaal meetsignaal.

Hiermee kan een besturing bijvoorbeeld bepalen:

• hoe hoog een onderdeel is;
• of een maat binnen tolerantie ligt;
• hoeveel een component is verplaatst;
• of een werkstuk correct is geplaatst;
• of twee producten dezelfde afmetingen hebben.

Omdat het meetelement direct tegen het werkstuk ligt, kan een zeer reproduceerbare mechanische referentie worden verkregen.

Contactmeetsensor of eindschakelaar?

Een contactmeetsensor moet niet worden verward met een gewone eindschakelaar.

Een eindschakelaar heeft hoofdzakelijk als doel om vast te stellen of een mechanisch onderdeel een bepaalde positie heeft bereikt. De uitgang is daarbij meestal een aan/uit-signaal.

Een contactmeetsensor wordt daarentegen gebruikt om daadwerkelijk een maat, positie of verplaatsing te meten.

Voorbeeld:

• Eindschakelaar: controleren of een cilinder zijn eindpositie heeft bereikt.
• Contactmeetsensor: meten op welke exacte positie het werkstuk zich bevindt.
• Eindschakelaar: detecteren of een machinekap gesloten is.
• Contactmeetsensor: controleren of de hoogte van een product binnen tolerantie ligt.

Voor nauwkeurige industriële maatcontrole is daarom meestal een meetopnemer nodig in plaats van een eenvoudige schakelaar.

Hoogte meten met een contactmeetsensor

Een veel voorkomende toepassing is hoogtemeting.

De sensor wordt boven of onder een product gemonteerd en de meetstift maakt contact met het oppervlak. De slag van de meetstift wordt vervolgens omgezet in een meetwaarde.

Hiermee kan bijvoorbeeld worden gecontroleerd:

• of een onderdeel correct is gemonteerd;
• of een product te hoog of te laag is;
• of een perspassing volledig is uitgevoerd;
• of een materiaal binnen de opgegeven maattolerantie valt;
• of verschillende producten dezelfde hoogte hebben.

Dit maakt contactmeetsensoren interessant voor automatische kwaliteitscontrole binnen productielijnen.

Maatcontrole en werkstukcontrole

Contactmeetsensoren worden veel gebruikt voor maatcontrole van industriële werkstukken.

Afhankelijk van de machine kunnen onder andere de volgende eigenschappen worden gecontroleerd:

• hoogte;
• dikte;
• positie;
• diepte;
• vlakheid;
• verplaatsing;
• passing;
• mechanische tolerantie.

De meetwaarde kan worden verwerkt door een PLC, meetsysteem of externe controller.

Hiermee kunnen producten automatisch worden goedgekeurd, afgekeurd of gesorteerd op basis van ingestelde toleranties.

Contactmeetsensor voor positiebepaling

Naast maatcontrole kunnen contactmeetsensoren worden gebruikt voor nauwkeurige positiebepaling.

Een lineaire meetprobe kan bijvoorbeeld de positie van een bewegend mechanisch onderdeel controleren.

Dit wordt toegepast bij onder andere:

• kleppen;
• schuiven;
• positioneermechanismen;
• machinegeleidingen;
• persbewegingen;
• montagegereedschappen;
• testopstellingen.

Wanneer alleen een eindpositie hoeft te worden gecontroleerd, kan een standaard positiesensor voldoende zijn. Wanneer de daadwerkelijke verplaatsing of positie moet worden gemeten, is een lineaire meetopnemer geschikter.

Meetbereik en slag

Een belangrijke eigenschap van een contactmeetsensor is het meetbereik, ook wel slag genoemd.

Het meetbereik bepaalt hoeveel de meetstift kan bewegen terwijl nog een bruikbare meetwaarde wordt gegenereerd.

Bij de selectie is het belangrijk dat de benodigde mechanische beweging binnen het bruikbare meetbereik van de sensor valt.

Een groter meetbereik is daarbij niet automatisch beter. Voor zeer nauwkeurige maatcontrole kan een kleiner meetbereik met een hogere resolutie juist aantrekkelijker zijn.

Resolutie, nauwkeurigheid en herhaalnauwkeurigheid

Bij contactmetingen worden verschillende nauwkeurigheidsspecificaties gebruikt.

Resolutie

De resolutie bepaalt hoe klein een verandering in positie door het meetsysteem kan worden waargenomen.

Nauwkeurigheid

De nauwkeurigheid geeft aan hoe dicht de gemeten waarde bij de werkelijke fysieke maat ligt.

Herhaalnauwkeurigheid

De herhaalnauwkeurigheid geeft aan hoe consistent dezelfde positie opnieuw wordt gemeten.

Voor veel geautomatiseerde kwaliteitscontroles is een goede herhaalnauwkeurigheid bijzonder belangrijk. Wanneer hetzelfde product meerdere keren wordt gemeten, moeten de meetwaarden zo dicht mogelijk bij elkaar liggen.

Contactkracht van de meetstift

Omdat de sensor het werkstuk fysiek raakt, is ook de contactkracht belangrijk.

Een te hoge meetkracht kan ongewenst zijn bij:

• dun plaatmateriaal;
• zachte kunststoffen;
• gevoelige oppervlakken;
• kleine of lichte producten;
• kwetsbare mechanische onderdelen.

Bij robuustere metalen onderdelen speelt dit vaak een kleinere rol.

De meetkracht moet daarom worden afgestemd op het materiaal en de gewenste meetnauwkeurigheid.

Contactmeetsensoren voor in-line kwaliteitscontrole

Contactmeetsensoren kunnen rechtstreeks in een productielijn worden geïntegreerd voor automatische in-line kwaliteitscontrole.

Een machine kan daarmee tijdens iedere productiecyclus controleren of een product binnen de gewenste toleranties valt.

Voorbeelden zijn:

• controle na persen;
• controle na assemblage;
• hoogtecontrole van componenten;
• diktecontrole;
• controle van montageposities;
• verificatie van mechanische aansluitingen.

De meetwaarde kan door de PLC worden verwerkt om het product automatisch goed of af te keuren.

Bij snelle productieprocessen zijn naast nauwkeurigheid ook responstijd, mechanische levensduur en cyclussnelheid belangrijke selectiecriteria.

Mechanische montage van een contactmeetsensor

Omdat de sensor een fysieke meetkracht uitoefent, is een stabiele montage belangrijk.

Wanneer de sensor of montagebeugel beweegt tijdens de meting kan dit direct invloed hebben op het meetresultaat.

Bij integratie kijken we daarom onder andere naar:

• montagerichting;
• beschikbare inbouwruimte;
• mechanische geleiding;
• uitlijning van de meetstift;
• bereik van de bewegende probe;
• bereikbaarheid voor onderhoud;
• bescherming tegen zijdelingse krachten.

Bij retrofit zijn vooral bestaande montageafmetingen en beschikbare ruimte vaak bepalend.

Contactmeetsensor of LVDT?

Een LVDT verplaatsingsopnemer is eveneens bedoeld voor nauwkeurige lineaire verplaatsingsmetingen.

Afhankelijk van de uitvoering kan een LVDT worden gebruikt met een vrij bewegende kern, veerbelaste meetstift of mechanische koppeling.

LVDT's zijn interessant wanneer een robuuste en nauwkeurige lineaire positie- of verplaatsingsmeting nodig is.

Een compacte contactmeetsensor is vaak aantrekkelijk voor directe werkstukcontrole, terwijl een LVDT bijvoorbeeld beter kan passen bij grotere verplaatsingen of mechanische integratie in een machineconstructie.

Welke oplossing het meest geschikt is hangt af van meetbereik, nauwkeurigheid, montage en omgeving.

Contactloos of met contact meten?

Niet iedere toepassing vraagt om hetzelfde meetprincipe.

Een contactmeetsensor is bijzonder interessant wanneer het oppervlak fysiek bereikbaar is en een stabiele mechanische meting mogelijk is.

Bij kwetsbare, snel bewegende of hete producten kan contactloos meten juist voordelen bieden.

Voor contactloze metingen kunnen bijvoorbeeld verschillende technologieën worden toegepast.

Laser afstandssensoren zijn geschikt voor nauwkeurige optische afstands- en positiemetingen zonder fysiek contact.

Inductieve meetsensoren kunnen worden gebruikt voor contactloze positie- en afstandsmetingen aan metalen objecten.

Eddy Current sensoren zijn interessant voor zeer nauwkeurige contactloze verplaatsingsmetingen aan geleidende materialen.

Voor grotere afstanden of moeilijk optisch detecteerbare objecten kunnen ultrasone meetsensoren worden toegepast.

De beste technologie wordt daarom bepaald door materiaal, meetbereik, snelheid, nauwkeurigheid en omgevingscondities.

Waar moet je op letten bij het kiezen van een contactmeetsensor?

Belangrijke selectiecriteria zijn:

• meetbereik;
• mechanische slag;
• resolutie;
• nauwkeurigheid;
• herhaalnauwkeurigheid;
• contactkracht;
• type meetstift;
• levensduur;
• maximale meetsnelheid;
• uitgangssignaal;
• voedingsspanning;
• beschikbare inbouwruimte;
• montagerichting;
• omgevingscondities.

Voor kwaliteitscontrole moet daarnaast worden gekeken naar de tolerantie die daadwerkelijk in de machine moet worden bewaakt.

De sensor hoeft daarbij niet per definitie de hoogst mogelijke nauwkeurigheid te hebben. Het gekozen meetbereik en de sensorprestaties moeten vooral goed aansluiten bij de werkelijke toepassing.

Contactmeetsensor vervangen

Een bestaande contactmeetsensor vervangen vraagt om een technische vergelijking van zowel de mechanische als elektrische eigenschappen.

Bij Indusen vergelijken we onder andere:

• fabrikant en typenummer;
• meetbereik;
• slag;
• nauwkeurigheid;
• resolutie;
• herhaalnauwkeurigheid;
• contactkracht;
• mechanische afmetingen;
• bevestiging;
• meetstift;
• uitgangssignaal;
• voedingsspanning;
• connector en bekabeling.

Hiermee kan worden beoordeeld of een alternatieve meetopnemer binnen de bestaande machine kan worden toegepast.

Dit kan interessant zijn wanneer een bestaande sensor niet meer leverbaar is, een lange levertijd heeft of wanneer een technisch en economisch aantrekkelijker alternatief wordt gezocht.

Bekijk hiervoor ook onze oplossingen voor retrofit en vervanging.

Contactmeetsensoren voor machinebouw en kwaliteitscontrole

Indusen ondersteunt machinebouwers, OEM's en industriële eindgebruikers bij het selecteren en vervangen van contactmeetsensoren.

Voor nieuwe toepassingen kijken we onder andere naar het gewenste meetbereik, de benodigde nauwkeurigheid, de mechanische constructie en de gewenste elektrische interface.

Bij bestaande machines kunnen we de huidige meetopnemer technisch vergelijken met beschikbare alternatieven.

Een bestaande contactmeetsensor vervangen? Stuur ons het merk, volledige typenummer, een foto van de sensor en indien mogelijk de datasheet. Daarmee kunnen wij gericht zoeken naar een passende oplossing voor de bestaande machine.