Kompakte Bauweise, Robustheit und Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung sind nur einige der Vorteile von induktiven Näherungsschaltern. Das Anwendungsfeld ist breit und reicht von der Detektion einzelner Werkstücke über die Positionierung von Maschinenelementen und Werkzeugen in Montage-, Schweiß oder Förderanlagen bis hin zu schnellen Zählaufgaben. Angesichts der Vielfalt ist es für den Kunden oft schwer, für jede Applikation mit ihren Randbedingungen den richtigen Näherungsschalter zu finden. Bei allen Überlegungen spielen darüber hinaus entsprechende Kosten-/ Nutzen-Betrachtungen eine wichtige Rolle.
Betätigungselement dämpft Schwingkreis
Induktive Standard-Näherungsschalter setzen sich im Wesentlichen aus den drei Funktionseinheiten Oszillator, Komparator und Ausgangsverstärker zusammen. Eine in einem Ferritkern untergebrachte Spule bildet ein elektromagnetisches Feld, das zur aktiven Fläche des Sensors gerichtet ist. Der Oszillator beginnt zu schwingen, sobald man den Sensor mit der Betriebsspannung versorgt. Ein in das Feld eintauchendes Betätigungselement aus Metall entzieht dem Feld seine Energie, sodass die Oszillatorspannung absinkt. Die Komparatoreinheit, die den Oszillator quasi überwacht, bemerkt das und aktiviert den Ausgangsverstärker sobald der definierte Schaltabstand erreicht wird.
Verschiedene Metalle, verschiedene Schaltabstände
Bei induktiven Standardsensoren wird der Schaltabstand von dem Metallwerkstoff des Betätigungselements beeinflusst. Während gleiche Metalle zu denselben Schaltabständen führen, ändern sich diese, sobald ein anderes Metall ins Spiel kommt. Somit besteht eine eindeutige Abhängigkeit des Schaltabstands von den Materialeigenschaften und der Beschaffenheit des zu detektierenden Körpers. Während Objekte aus magnetischem und elektrisch leitfähigem Material einen höheren Schaltabstand liefern, führen Zielobjekte aus magnetisch nicht leitfähigem, aber elektrisch leitfähigem Material zu einem geringen Schaltabstand.
Gleichschaltung durch Reduktionsfaktor-1-Sensoren
Die unterschiedlichen Schaltabstände bei Standard-Näherungsschaltern sind zwangsläufig in solchen Anlagen kritisch, in denen wechselweise Werkstücke aus verschiedenen Metallen zu erkennen sind. Um hier eine präzise Montage oder Bearbeitung bei konstanten Positionen bzw. Abständen zu erreichen, wären mechanische Justagearbeiten an den Maschinen notwendig oder die Schaltabstände der Sensoren anzupassen. Mit Reduktionsfaktor-1-Sensoren erübrigen sich solche Maßnahmen. Sie erkennen alle Metalle mit gleichem Schaltabstand, unabhängig davon ob das Zielobjekt aus dem Referenzmaterial ST37, aus Aluminium oder aus Messing besteht. Reduktionsfaktor-1-Sensoren bestehen prinzipiell aus denselben Funktionseinheiten wie Standard-Näherungsschalter, allerdings ist die Konstruktion des Oszillators etwas aufwändiger. Statt einer Spule im Ferritkern kommen zwei elektrisch gekoppelte Luftspulen zum Einsatz. Durch entsprechende Kopplung der Spulen lässt sich der Reduktionsfaktor von den Materialeigenschaften unabhängig machen. Sobald die Kopplung eingestellt ist, spielt das Material des zu detektierenden Targets keine Rolle mehr, d.h. alle Metalle werden mit demselben Schaltabstand detektiert.
