Blog

Apr 09, 2023

Die 101 über verschiedene Sensoren für Stanzvorgänge

Induktive Näherungssensoren erkennen die Anwesenheit metallischer Objekte aus nächster Nähe

Induktive Näherungssensoren erkennen die Anwesenheit metallischer Objekte aus nächster Nähe. Dargestellt ist ein induktiver Sensor von Contrinex.

Anmerkung der Redaktion:Dieser Artikel enthält Auszüge aus dem „Practical Guide to Discrete Sensors for Industrial Applications“ von AutomationDirect.

Auf dem Markt sind viele Arten von Objekterkennungssensoren erhältlich, die beim Stanzen verwendet werden. Einige davon, wie zum Beispiel ein Endschalter, erfordern einen direkten Kontakt mit den Objekten. Andere, wie etwa Näherungssensoren, müssen sich in unmittelbarer physischer Reichweite befinden, dürfen aber keinen Kontakt mit dem Objekt herstellen. Wieder andere können Objekte aus viel größeren Entfernungen erkennen; Beispiele hierfür sind fotoelektrische, Laser- und Ultraschallsensoren.

Endschalter. Ein Endschalter ist einer der am häufigsten in industriellen Steuerungen verwendeten Objekterkennungssensoren. Es wird aktiviert, wenn ein Objekt physischen Kontakt mit dem Aktuator hat. Normalerweise sorgt es für einen elektromechanischen Kontaktschluss, einige bewegen jedoch auch ein pneumatisches Ventil.

Induktiver Näherungssensor. Induktive Näherungssensoren erkennen das Vorhandensein metallischer Objekte aus nächster Nähe (typischerweise unter 1,5 Zoll). Eisenmetalle ermöglichen die größten Abstände zum Sensor; Andere Metalle können die Erkennungsreichweite verringern.

Magnetischer Näherungssensor. Ein magnetischer Näherungssensor wird zur berührungslosen Objekterkennung über die normalen Grenzen induktiver Sensoren hinaus eingesetzt. In Verbindung mit einem separaten Dämpfungsmagneten bieten sie sehr große Erfassungsbereiche in einem kleinen Gehäuse und können Magnete durch Wände aus Nichteisenmetall, Edelstahl, Aluminium und Kunststoffumspritzungen erkennen.

Kapazitiver Näherungssensor. Ein kapazitiver Näherungssensor verwendet eine dielektrische Platte, die ein elektrostatisches Feld erzeugt, um sowohl metallische als auch nichtmetallische Objekte zu erkennen. Es wird häufig verwendet, um den Füllstand von Teilen, Flüssigkeiten, Pellets und Pulvern durch Behälterwände hindurch zu erkennen. Typischerweise werden Abstände bis zu 40 mm erfasst.

Fotoelektrische Sensoren. Ein fotoelektrischer Sensor nutzt reflektierte oder detektierte Lichtwellen, um die Anwesenheit eines Objekts zu erkennen. Typischerweise enthält es die gesamte erforderliche Optik und Elektronik in einer einzigen Einheit und benötigt lediglich Strom, um eine Ausgabe basierend auf seinen Spezifikationen und Objekterkennungskriterien bereitzustellen. Photoelektrische Sensoren können eine Vielzahl von Materialien erkennen und verfügen über erweiterte Erfassungsbereiche.

Spezialsensoren. Für spezielle Anwendungen stehen weitere Objekterkennungssensoren zur Verfügung. Einige Spezialsensoren, die ähnlich wie ein fotoelektrischer Sensor funktionieren, sind Lasersensoren, faseroptische Sensoren, Gabelsensoren und Flächensensoren.

Ein Endschalter wird aktiviert, wenn ein Objekt physischen Kontakt mit dem Aktuator hat. Dies ist ein Endschalter von Eaton.

Sensoren verfügen möglicherweise über eine Kabelverschraubung mit Gewinde, ein angeschlossenes (eingebettetes) Kabel oder eine Schnellkupplung, an der ein passendes Kabel befestigt werden kann.

Gewinderohranschluss. Bei vielen Endschaltern handelt es sich bei dem Anschluss um eine Kabelkanal-Anschlussöffnung mit Gewinde, in der einzelne Drähte angeschlossen werden können. Normalerweise handelt es sich hierbei entweder um einen NPT-Innengewindeanschluss oder einen PG-Innengewindeanschluss.

Angeschlossene Kabel. Angeschlossene Kabel (eingebettet) haben typischerweise eine Länge von 6 Fuß und sind am Befestigungspunkt in das Gehäuse des Sensors eingegossen. Sie sind in der Regel die kostengünstigere Option. Das Kabel kann auf die richtige Länge zugeschnitten werden oder ist möglicherweise nicht lang genug, um bis zum Endpunkt-Controller zu reichen. Möglicherweise sind Feldanschlusskästen erforderlich, und an diesen Verbindungspunkten werden häufig zahlreiche Sensorsignale zu mehradrigen Kabeln zusammengefasst. Schließlich passt ein Kabel, das am Ende des Sensorkörpers austritt, möglicherweise nicht (physisch) in alle Anwendungen.

Schnellkupplungen. Sensoren mit Schnellverschlussanschlüssen erfordern die Verwendung eines separaten Kabels, um die Installation abzuschließen. Diese Kabel umfassen in der Regel M8-, M12- oder Mikro-AC-Anschlüsse nach Industriestandard an einem Ende und einen Pigtail (freies Kabel) am anderen Ende, um die Verbindung zu vervollständigen. Schnellkupplungen bieten mehrere Vorteile. Der Austausch eines beschädigten Sensors ist ohne Neuverkabelung einfach und die Kabel sind in längeren Längen mit axialen oder 90-Grad-Anschlüssen am Sensor erhältlich.

Viele Faktoren bestimmen, welcher Sensor für eine bestimmte Anwendung optimal geeignet ist. Durch die Beantwortung einiger Fragen können Sie Ihre Auswahl auf einen Sensortyp eingrenzen.

Nähe. Befindet sich das Teil, die Kugel oder das Objekt, das Sie zu erkennen versuchen, sehr nah, möglicherweise in Berührung oder innerhalb von 40 mm? Wenn das Objekt oder Teil den Sensorbetätiger oder die aktive Fläche berührt, ist ein Endschalter höchstwahrscheinlich die beste Wahl. Wenn es sich bei dem Objekt um Metall handelt, sollten Sie einen induktiven Näherungssensor verwenden. Möglicherweise möchten Sie jedoch auch einen kapazitiven Näherungssensor in Betracht ziehen.

Auf Distanz. Befinden sich die Materialien, die Sie aus der Ferne erkennen möchten, in einem Behälter oder Tank, und möchten Sie die Entfernung messen oder Fülle oder Leere erkennen? Wenn ja, verwenden Sie einen Ultraschallsensor.

Wenn Ihr Teil, Rohling oder Objekt weiter als 40 mm vom Sensor entfernt ist, kommt ein induktiver Näherungssensor nicht in Frage. Weitere Informationen müssen bekannt sein, beispielsweise die Größe des Objekts, der genaue Abstand vom Objekt zur Erfassungsfläche und die Farbe des Objekts (dunkel, hell, reflektierend).

Wenn Ihr Artikel groß ist, sich in einem Abstand von mehr als 40 mm und bis zu 6.000 mm befindet und die Anwendung keine hohe Genauigkeit erfordert (z. B. ein Gabelstapler in der Nähe einer Maschine statt einer kleinen Kiste an einer bestimmten Stelle auf einem Förderband), ist ein Ultraschallsensor würde funktionieren.

Ein magnetischer Näherungssensor wird zur berührungslosen Objekterkennung über die normalen Grenzen induktiver Sensoren hinaus eingesetzt. Dargestellt ist ein magnetischer Näherungssensor von AutomationDirect.

Wenn Ihr Gegenstand klein ist, weiter als 6.000 mm entfernt ist oder eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, verwenden Sie einen fotoelektrischen oder Lasersensor.

Können Sie Komponenten auf beiden Seiten Ihrer Sensoranwendung montieren? Wenn ja, stehen Ihnen noch viele weitere Optionen zur Verfügung. Sie können Reflexions- oder Einweg-Lichtschranken verwenden. Auch hier ist für Anwendungen zur Erfassung großer Entfernungen ein Lasersensor am besten geeignet.

Wenn nicht, müssen Sie einen diffusen fotoelektrischen oder diffusen Lasersensor verwenden. Bedenken Sie, dass bei diffusen fotoelektrischen Sensoren der Erfassungsabstand viel kürzer ist und Sie möglicherweise falsch-negative Messwerte von dunkleren Objekten und falsch-positive Messwerte aufgrund von Umgebungslichtverschmutzung erhalten. Für diffuse Lasersensoren gelten diese Einschränkungen nicht, sie sind jedoch teurer als fotoelektrische Sensoren.

Versuchen Sie, einen Magneten aus einer Entfernung von bis zu 70 mm zu erkennen? Dann eignet sich ein magnetischer Näherungssensor am besten – auch durch nicht magnetisierbare Materialien hindurch.