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Induktive Ganzmetall-Sensoren So unterdrückten Sie die vom Schweißen verursachten Störungen

| Redakteur: Ines Stotz

Sensoren, die im Umfeld von Schweißprozessen eingesetzt werden, müssen zahlreichen Herausforderungen trotzen. Zwar können robuste Ganzmetall-Sensoren hier einiges einstecken, aber das EMV-Problem war bislang ungelöst. Eine neues Auswertungsverfahren ermöglicht nun auch Detektieren während des Schweißens — und gleichzeitig eine um Faktoren höhere Lebensdauer der eingesetzten Sensoren.

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Die Ganzmetall-Sensoren der Serie 700 von Contrinex gibt es jetzt auch schweißfest
Die Ganzmetall-Sensoren der Serie 700 von Contrinex gibt es jetzt auch schweißfest
( Archiv: Vogel Business Media )

Hohe Kosten entstehen in der Produktion einerseits durch fehlerhaft produzierte Teile, andererseits durch den unerwünschten Ausfall von Sensoren und die damit verbundenen, meist sehr teuren Anlagenstillstände. Um Letzteres zu vermeiden, sind induktive Näherungsschalter, die während des Schweißens regelmäßig Schweißspritzer abbekommen können, meist teflonbeschichtet. Hier perlen Schweißspritzer leichter ab. Allerdings haben diese in der Regel eine Temperatur von ca. 800°C, eine Teflonbeschichtung ist aber nur beständig bis Temperaturen von 240°C. Kühlt die Schweißperle vor dem Auftreffen auf dem teflonbeschichteten Sensor nicht genügend ab, wird die Beschichtung beschädigt und erfüllt damit künftig ihre Funktion nicht mehr.

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„Sensoren aus Edelstahl sind hier eine gute Alternative. In der Praxis haben sie inzwischen gezeigt, dass sie bis um ein Hundertfaches robuster sind als ihre teflonbeschichteten Verwandten“, erklärt Albert van Wyk, International Product Manager bei Contrinex. Denn auch auf der Edelstahl-Oberfläche haften Schweißspritzer nicht gut. Sollte es aber dennoch zur Verschmutzung kommen, lassen sich die robusten Sensoren mit aggressiven Mitteln und groben Werkzeugen reinigen, ohne dabei Schaden zu nehmen. Ist jedoch die Stirnfläche aus Metall, bekommen herkömmliche Sensoren prinzipbedingt ein Problem. „Erst ein alternatives Funktionsprinzip machte hier den Einbau des Sensors in ein Ganzmetallgehäuse möglich“, wie Albert van Wyk beschreibt:

Induktiver Sensor „blickt“ durch Edelstahl

Damit sich induktive Sensoren in ein Ganzmetallgehäuse packen lassen, hat Contrinex das so genannte Condet-Verfahren entwickelt. Dabei arbeiten Sensoren prinzipiell wie gewöhnliche Transformatoren, folgen also in ihrem Verhalten dem Induktionsgesetz. Hinter der aktiven Fläche liegt eine Spule, die während eines Sendestromimpulses als Primärspule dient. Sie induziert im zu erfassenden leitfähigen Objekt eine Spannung, die einen Strom fließen lässt. Wird nun der Sendestrom abrupt ausgeschaltet, klingt dieser Strom ab und induziert seinerseits als „Primärspule“ eine Spannung zurück in die Sensorspule, die jetzt als Sekundärspule arbeitet. Das Gerät wertet diese rückinduzierte Spannung aus. Die gesamte Sende-, Warte- und Empfangszeit beträgt dabei zwischen 100 und 200 μs und liegt damit etwa 20- bis 100-mal unter dem Frequenzbereich herkömmlicher Geräte. Durch die niedrigere Frequenz steigt die Eindringtiefe des Magnetfelds in leitfähige Materialien stark an. Bei nichtmagnetischen Materialien mit hohem spezifischem Widerstand wie zum Beispiel Edelstahl lassen sich Eindringtiefen von bis zu 2 mm erreichen. Albert van Wyk: „Das bedeutet, solche Sensoren können durch Edelstahlwände hindurchblicken. Die aktive Fläche des Näherungsschalters kann also, wie das gesamte Gerät auch, aus einem solchen Metall gefertigt werden.“

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